KATUMBAS NA TIMBANG: GUMAGAMIT AT KUNG PAANO MAKALKULA ITO (NA MAY MGA HALIMBAWA) - CHEMISTRY - 2025

Ang katumbas na timbang (PE) ng isang sangkap ay kung saan nakikilahok sa isang reaksyong kemikal, at ginagamit bilang batayan para sa isang titration. Depende sa uri ng reaksyon, maaari itong tukuyin sa isang paraan o sa iba pa.

Para sa mga reaksyon na base sa acid, ang PE ay ang bigat sa gramo ng sangkap na kinakailangan upang matustusan o gumanti sa isang nunal ng H ⁺ (1.008 g); para sa mga reaksyon ng redox, ang bigat sa gramo ng sangkap na kinakailangan upang matustusan o umepekto sa isang nunal ng mga electron.

Pinagmulan: Ni M.Minderhoud (White Background ni Amada44), sa pamamagitan ng Wikimedia Commons

Para sa mga reaksyon ng pag-ulan o kumplikadong pagbuo, ang bigat ng sangkap na kinakailangan upang matustusan o umepekto sa isang nunal ng isang monovalent cation, 1/2 mole ng isang divalent cation, 1/3 mole ng isang trivalent cation . At iba pa.

Kahit na tila medyo kumplikado ito sa una, ang ilang mga sangkap ay palaging kumikilos sa chemically sa parehong paraan; samakatuwid, hindi mahirap malaman ang mga halaga ng PE na ibinigay sa mga kaso.

Pinagmulan ng katumbas na timbang

Inirerekomenda ni John Dalton (1808) ang katumbas na timbang ng hydrogen bilang isang yunit ng masa. Gayunpaman, lumitaw ang isang bilang ng mga pagtutol sa pamamaraang ito. Halimbawa, nabanggit na ang karamihan sa mga elemento ay hindi direktang tumugon sa hydrogen upang mabuo ang mga simpleng compound (XH).

Bukod dito, ang mga elemento na may iba't ibang mga estado ng oksihenasyon, halimbawa permanganate, ay may higit sa isang katumbas na timbang. Napahirap nitong tanggapin ang katumbas na timbang bilang isang yunit ng masa.

Ang pagtatanghal ni Dimitri Mendeleev (1869) ng kanyang pana-panahong talahanayan, kung saan ang mga katangian ng kemikal ng mga elemento ay nauugnay sa iniutos na pagkakasunud-sunod ng kanilang mga timbang ng atom, ay binubuo ng isang malakas na argumento ng mga taong tumututol sa paggamit ng katumbas na timbang bilang isang yunit ng masa.

Sa totoo lang, hindi na kailangang gumamit ng salitang "katumbas", dahil ang anumang pagkalkula ng stoichiometric ay maaaring gawin sa mga tuntunin ng mga mol. Gayunpaman, ang terminong ito ay madalas na ginagamit at hindi dapat balewalain.

Para sa kaginhawaan, ang salitang "katumbas" ay ipinakilala: isang katumbas ng anumang acid ay tumugon sa isang katumbas ng anumang base; ang isang katumbas ng anumang ahente ng oxidizing ay tumutugon sa isang katumbas ng anumang pagbabawas ng ahente, atbp.

Aplikasyon

Gumamit sa pangkalahatang kimika

Mga metal

Ang paggamit ng PE sa mga elemento at kemikal na compound ay pinalitan ng paggamit ng molar mass nito. Ang pangunahing dahilan ay ang pagkakaroon ng mga elemento at compound na may higit sa isang katumbas na timbang.

Halimbawa, ang iron (Fe), isang elemento na may timbang na atom na 55.85 g / mol, ay may dalawang valences: +2 at +3. Samakatuwid, mayroon itong dalawang katumbas na timbang: kapag ito ay gumagana gamit ang valence +2 ang katumbas nitong timbang ay 27.93 g / eq; habang, kapag ginagamit ang valence +3, ang katumbas nitong timbang ay 18.67 g / eq.

Siyempre, hindi posible na magsalita tungkol sa pagkakaroon ng isang katumbas na bigat ng Fe, ngunit ang pagkakaroon ng isang atomic na bigat ni Fe ay maaaring matukoy.

Mga acid

Ang acid na pospororic ay may bigat na molekular na 98 g / mol. Kapag ang asido na ito ay nagkakaisa sa H ⁺ + H ₂ PO ₄ ^- , mayroon itong katumbas na bigat na 98 g / eq, dahil pinapalaya nito ang 1 mole ng H ⁺ . Kung ang phosphoric acid ay nagkakaiba-iba sa H ⁺ + HPO ₄ ^2- , ang katumbas nitong timbang ay (98 g.mol ^-1 ) / (2eq / mol ^-1 ) = 49 g / eq. Sa pamamahalang ito, ang H ₃ PO _{4 ay} naglabas ng 2 mol ng H ⁺ .

Bagaman hindi ito titratable sa isang may tubig na daluyan, ang H ₃ PO _{4 ay} maaaring maghiwalay sa 3 H ⁺ + PO ₄ ^3– . Sa kasong ito, ang katumbas na timbang ay (98 g.mol ^-1 ) / (3 eq.mol ^-1 ) = 32.7 g / eq. Ang H ₃ PO _{4 ay} naghahatid sa kasong ito 3 moles ng H ⁺ .

Kaya, ang acid na phosphoric ay may hanggang sa 3 katumbas na timbang. Ngunit hindi ito isang nakahiwalay na kaso, kaya halimbawa, ang acid na asupre ay may dalawang katumbas na timbang at mayroon ding carbonic acid.

Gumamit sa pagsusuri ng volumetric

-Upang mabawasan ang mga pagkakamali na maaaring magawa sa panahon ng pagkilos ng pagtimbang ng mga sangkap, sa analytical chemistry ang ginustong paggamit ng isang sangkap na higit na katumbas na timbang. Halimbawa, sa titration ng isang solusyon ng sodium hydroxide na may mga acid na may iba't ibang katumbas na timbang. Inirerekomenda ang paggamit ng acid na may pinakamataas na katumbas na timbang.

-Sa paggamit ng masa ng isang solidong acid na maaaring mag-reaksyon sa sodium hydroxide, may pagpipilian kang pumili sa pagitan ng tatlong solidong asido: oxalic acid dihydrate, potassium acid phthalate at potassium hydrogeniodate, na may katumbas na timbang ayon sa pagkakabanggit 63.04 g / eq, 204.22 g / eq at 389 g / eq.

Sa kasong ito, mas pinipiliang gumamit ng potasa ng hydrogeniodate acid sa pag-titration ng sodium hydroxide, dahil dahil ito ay may higit na katumbas na timbang, ang kamag-anak na error na ginawa kapag tinimbang ito.

Gumamit sa pagsusuri ng gravimetric

Ang katumbas na timbang ay tinukoy sa sarili nitong paraan sa pamamaraan ng pagtatasa ng sangkap na ito. Dito, ito ay ang masa ng pag-ulan na tumutugma sa isang gramo ng analyte. Ito ang elemento o tambalan ng interes sa pag-aaral o pagsusuri na isinasagawa.

Sa gravimetry, karaniwan na quote ang mga resulta ng mga pag-aaral bilang isang bahagi ng masa ng analyte, na madalas na ipinahayag bilang isang porsyento.

Ang katumbas na kadahilanan ay ipinaliwanag bilang isang bilang na kadahilanan kung saan ang masa ng pag-uunlad ay dapat na dumami upang makuha ang masa ng analyte, na karaniwang ipinahayag sa gramo.

Gravimetric pagpapasiya ng nikel

Halimbawa, sa pagpapasiya ng gravimetric ng nikel, ang pag-asa na naglalaman nito ay bis (nickel dimethylglyoximate) na may isang molar mass na 288.915 g / mol. Ang molar mass ng nikel ay 58.6934 g / mol.

Ang molar mass ng pag-ayos na hinati ng molar mass ng nikel ay gumagawa ng mga sumusunod na resulta:

288.915 g.mol ^-1 / 58.6934 g.mol ^-1 = 4.9224. Nangangahulugan ito na ang 4.9224 g ng compound ay katumbas ng 1 g ng nikel; O sa madaling salita, ang 4.9224 g ng pag-ayos ay naglalaman ng 1 g ng nikel.

Ang kadahilanan ng pagkakapareho ay kinakalkula sa pamamagitan ng paghati sa molar mass ng nikel sa pamamagitan ng molar mass ng pag-ayos na naglalaman nito: 58.693 g.mol ^-1 / 288.915 g.mol ^-1 = 0.203151. Sinasabi sa amin na ang bawat gramo ng pag-unlad ng nikel na naglalaman ng 0.203151 g ng nikel.

Gumagamit sa kimika ng polimer

Sa kimika ng polimer, ang katumbas na bigat ng isang polymerization reagent ay ang masa ng polimer na may isang katumbas ng reaktibo.

Mahalaga ito sa kaso ng mga polimer ng pagpapalit ng ion: ang isang katumbas ng isang ion exchange polimer ay maaaring makipagpalitan ng isang nunal ng mga monocharged ions; ngunit kalahati lamang ng nunal ng dobleng mga singil ng mga ions.

Karaniwan na ipahayag ang reaktibo ng isang polimer bilang kabaligtaran ng katumbas na timbang, na ipinahayag sa mga yunit ng mmol / g o meq / g.

Paano makalkula ito? Mga halimbawa

-Equivalent na bigat ng isang elemento ng kemikal

Ito ay nakuha sa pamamagitan ng paghati sa timbang ng atom sa pamamagitan ng valence nito:

Peq = Pa / v

Mayroong mga item na may lamang isang katumbas na timbang at mga item na maaaring magkaroon ng 2 o higit pa.

Katumbas na bigat ng calcium

Timbang ng atom = 40 g / mol

Valencia = +2

Peq = 40 g.mol ^-1 /2eq.mol ^-1

20 g / eq

Katumbas na bigat ng aluminyo

Timbang ng atom = 27 g / mol

Valencia = +3

Peq = 27 g.mol ^-1 / 3 eq.mol ^-1

9 g / eq

Ang timbang na katumbas ng nikel

Timbang ng atom = 58.71 g / mol

Valencia = +2 at +3

Ang nikel ay may dalawang katumbas na timbang na naaayon sa kapag ito ay gumanti sa valence +2 at kapag ito ay gumanti na may valence +3.

Peq = 58.71 g.mol ^-1 / 2 eq.mol ^-1

29.35 g / eq

Peq = 58.71 g.mol ^-1 / 3 eq.mol ^-1

19.57 g / eq

-Equivalent na timbang ng isang oxide

Ang isang paraan upang makalkula ang katumbas na timbang ng isang oxide ay sa pamamagitan ng paghati sa molekular na timbang nito sa pamamagitan ng produkto ng valence ng metal at ang subskripsyon ng metal.

Peq = Pm / V S

Pm = molekular na timbang ng oxide.

V = valence ng metal

S = subskripsyon ng metal

Ang produkto V · S ay tinutukoy bilang kabuuan o net singil ng cation.

Katumbas na bigat ng aluminyo oxide (Al

Molekular na timbang = Al (2 x 27 g / mol) + O (3 x 16 g / mol)

102 g / mol

Valencia = +3

Subscript = 2

Peq Al ₂ O ₃ = Pm / V S

Peq Al ₂ O ₃ = 102 g.mol ^-1 / 3 eqmol ^-1 . dalawa

17 g / eq

May isa pang paraan upang malutas ang problemang ito batay sa stoichiometry. Sa 102 g ng aluminum oxide mayroong 54 gramo ng aluminyo at 48 gramo ng oxygen.

Peq del Al = Atomic weight / Valencia

27 g.mol ^-1 / 3 eq.mol ^-1

9 g / eq

Batay sa katumbas na bigat ng aluminyo (9 g / eq), kinakalkula na sa 54 g ng aluminyo mayroong 6 na katumbas ng aluminyo.

Pagkatapos mula sa mga katangian ng mga katumbas: 6 na katumbas ng aluminyo ay tutugon sa 6 na katumbas ng oxygen upang magbigay ng 6 na katumbas ng aluminyo oksido.

Sa 102 g. ng aluminyo oksido mayroong 6 na katumbas.

Kaya:

Maliit ng Al ₂ O ₃ = 102 g / 6 eq

17 g / eq

-Magkatugma na bigat ng isang base

Ang katumbas na timbang ay nakuha sa pamamagitan ng paghati sa molekular na timbang sa pamamagitan ng bilang ng mga pangkat na oxyhydryl (OH).

Katumbas na bigat ng ferrous hydroxide, Fe (OH)

Timbang ng molekular = 90 g / mol

Numero ng OH = 2

Peq Fe (OH) ₂ = 90 g.mol ^-1 / 2 eq.mol ^-1

45 g / eq

-Equivalent na bigat ng isang acid

Sa pangkalahatan, ito ay nakuha sa pamamagitan ng paghati sa molekulang timbang nito sa bilang ng hydrogen na ibinibigay o pinapalaya. Gayunpaman, ang mga acid na polyrotonic ay maaaring ihiwalay o mailabas ang kanilang H sa iba't ibang paraan, kaya maaari silang magkaroon ng higit sa isang katumbas na timbang.

Katumbas na bigat ng hydrochloric acid, HCl

Katumbas ng timbang ng HCl = molekular na timbang / bilang ng hydrogen

Peq HCl = g.mol ^-1 / 1 eq.mol ^-1

36.5 g / eq

Katumbas na bigat ng sulpuriko acid

Ang sulphuric acid (H ₂ SO ₄ ) ay maaaring mag-dissociate sa dalawang paraan:

H ₂ KAYA ₄ => H ⁺ + HSO ₄ ^-

H ₂ KAYA ₄ => 2 H ⁺ + KAYA ₄ ^2-

Kapag pinakawalan niya ang isang H ⁺ kanyang PE ay:

Timbang ng molekular = 98 g / mol

Peq = 98 g.mol ^-1 / 1 eq.mol ^-1

98 g / maliit

At kapag pinakawalan mo ang 2H ⁺ :

Timbang ng molekular = 98 g / mol

Peq = 98 g.mol ^-1 / 2 eq.mol ^-1

49 g / eq

Sa parehong dahilan, ang phosphoric acid (H ₃ PO ₄ ) ng molekular na timbang 98 g / mol, ay maaaring magkaroon ng hanggang sa tatlong katumbas na timbang: 98 g / eq, 49 g / eq at 32.67 g / eq.

-Magkatapat na timbang ng isang asin

At sa wakas, ang katumbas na timbang ng isang asin ay maaaring kalkulahin sa pamamagitan ng paghati sa molekular na timbang ng produkto ng valence ng metal at ang suskrisyon ng metal.

PE = PM / V S

Ferric Sulfate Fe

Timbang ng molekular = 400 g / mol

Valence ng bakal = +3 eq / mol

Subscript ng bakal = 2

Peq = 400 g.mol ^-1 / 3 eq.mol ^-1 x 2

66.67 g / eq

Mga Sanggunian

1. Araw, RA JR. At Underwood, AL Quantitative Analytical Chemistry. Pagsasalin ng ika-5 ^hanggang Ingles na edisyon. Editoryal na Prentice Hall Interamericana
2. Diorganikong kimika. (sf). Pagpapasya ng katumbas na timbang ng mga Oxides. Nabawi mula sa: fullquimica.com
3. Wikipedia. (2018). Katumbas na timbang. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
4. Ang Mga editor ng Encyclopaedia Britannica. (2016, Setyembre 26). Katumbas na timbang. Encyclopædia Britannica. Nabawi mula sa: britannica.com
5. Ori, Jack. (Abril 30, 2018). Paano Kalkulahin ang Katumbas na Timbang. Sciencing. Nabawi mula sa: sciencing.com
6. Ang Katumbas na Timbang ng isang Acid Bahagi 2: Pag-aaster ng Hindi Kilalang Halimbawang Acid. (sf). Nabawi mula sa: faculty.uml.edu
7. Bergstresser M. (2018). Katumbas na Timbang: Kahulugan at Formula. Pag-aaral. Nabawi mula sa: study.com