Beregning af ækvivalente enheder i kemi:en praktisk vejledning

Af Rosann Kozlowski | Opdateret 30. august 2022

Foto:Photongpix/iStock/GettyImages

I kemi hjælper konceptet med ækvivalente enheder - eller ækvivalenter - med at kvantificere den reaktive kapacitet af arter såsom elektroner eller ioner. En ækvivalent repræsenterer antallet af elektroner eller ioner, som et stof kan donere eller acceptere i en given reaktion.

Hvad er ækvivalenter?

En arts reaktive kapacitet afhænger af, hvad der overføres under en kemisk reaktion. I syre-base kemi er en ækvivalent lig med mængden af et stof, der reagerer med et mol hydrogenioner (H⁺). I redoxreaktioner er det et mol elektroner.

Knytter oxidationstilstand til ækvivalenter

Et grundstofs oxidations- (eller valenstilstand) angiver, hvor mange elektroner der er involveret i dets interaktioner. Derfor er antallet af ækvivalenter ofte lig med den absolutte værdi af oxidationstilstanden.

Calciumion (Ca²⁺) – 2 ækvivalenter
Aluminiumion (Al³⁺) – 3 ækvivalenter

Ækvivalenter i syrer og baser

For syrer svarer en ækvivalent til antallet af brintioner et molekyle kan donere. Dette tal er simpelthen koefficienten for brint i molekylformlen.

Saltsyre (HCl) – 1 ækvivalent
Svovlsyre (H₂SO₄) – 2 ækvivalenter
Phosphorsyre (H₃PO₄) – 3 ækvivalenter
Salpetersyre (HNO₃) – 1 ækvivalent

For baser er ækvivalenten antallet af hydroxidioner (OH⁻), de giver:

Natriumhydroxid (NaOH) – 1 ækvivalent
Bariumhydroxid (Ba(OH)₂) – 2 ækvivalenter

Vurdering af syre-base-styrke med ækvivalenter

En ækvivalent af en syre reagerer med en ækvivalent af en base. Således giver lige ækvivalenter af en syre og en base en neutral opløsning. For eksempel neutraliserer 1 ækvivalent HCl 1 ækvivalent NaOH, mens 2 ækvivalenter H2SO4 kræver den dobbelte mængde NaOH.

Praktiske anvendelser af ækvivalenter

Selvom moderne laboratorier sjældent bruger ækvivalenter til rutineberegninger, er de stadig vigtige for at bestemme gramækvivalent vægt og normalitet, især i titreringer.

Gram-ækvivalent vægtberegninger

Den gramækvivalente vægt af en syre eller base beregnes som:

Ækvivalentvægt =Molekylvægt ÷ antal ækvivalenter

Eksempel: Find gramækvivalentvægten af phosphorsyre (H₃PO₄).

Beregn dens molekylvægt:3(1,01) + 30,97 + 4(16,00) =127gmol⁻¹.
Antal ækvivalenter (n) =3.
Ækvivalent vægt =127 ÷ 3 =42,3geq⁻¹.

Normalitetsberegninger

Normalitet (N) er defineret som ækvivalenter pr. liter opløsning. Formlen er:

N =(masse af opløst stof ÷ ækvivalentvægt) ÷ volumen inL

Eksempel: Forbered en 2N opløsning af H₃PO4.

Ønsket normalitet:N=2eqL⁻¹.
Lydstyrke:V=1L.
Tilsvarende vægt:42,3geq⁻¹.
Påkrævet masse:m =N × V × ækvivalentvægt =2 × 1 × 42,3 =84,6 g.

Opløs således 84,6 g phosphorsyre i vand nok til at nå 1 L for at opnå en 2N opløsning.

Vigtige ting

Ækvivalenter giver en bekvem måde at relatere støkiometri til reaktiv kapacitet.
De er afgørende for beregning af gramækvivalent vægt og normalitet i titreringsarbejde.
Forståelse af ækvivalenter bygger bro mellem begreber inden for syre-base og redoxkemi.

Sidste artikelNår atomer kombineres:Hvad kalder disse enheder molekyler og forbindelser?

Næste artikelBestemmelse af, om en forbindelse er polær eller ikke-polær:En praktisk vejledning