Закон эквивалентов

Относительная атомная масса (А_r) химического элемента показывает, во сколько раз средняя масса атома естественного изотопного состава элемента больше 1/12 массы атома изотопа углерода–12 (¹²С):

m_атома

A_r = 

1/12 m (¹²C)

Относительная молекулярная масса (M_r) простого или сложного вещества показывает, во сколько раз средняя масса молекулы естественного изотопного состава вещества больше 1/12 массы атома углерода ¹²C:

m_{молекулы}

M_r = 

1/12 m (¹²C)

Атомная единица массы (а. е. м.) = 1,6606•10^27 кг, А_r и M_r – безразмерные величины.

Количество вещества  – физическая величина, равная числу структурных единиц, составляющих систему. Определяется  отношением числа структурных единиц N, содержащихся в системе, к постоянной Авогадро N_А:

N

 = .

N_А

Моль – это количество вещества системы, содержащей столько же структурных единиц, сколько содержится атомов в углероде ¹²C, взятом 2оносой 0,012 кг.

Принято считать, что число структурных единиц в одном моле численно равно постоянной Авогадро N_A = 6,02•10²³ моль ^1.

Молярная (мольная) масса М – масса единицы количества вещества, т.е. масса вещества, взятого количеством 1 моль (г/моль).

Эквивалент (Э) – это некоторая реальная или условная частица вещества, которая может замещать, присоединять, высвобождать или быть каким-либо иным способом эквивалентна одному атому или одному иону водорода в кислотно-основных или 2онообменных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях. Моль вещества эквивалента содержит 6,02•10²³ эквивалентов.

Эквивалент химического элемента равен единице, деленной на валентность (степень окисления) элемента (W) в данном соединении:

1

Э_{элемента} = 

W

Эквивалент сложного вещества (кислоты, основания, соли) равен единице, деленной на суммарную зарядность (заряд, выраженный в единицах элементарного заряда) катиона (или аниона):

1

Э_{вещества} = 

k • z

где k  число катионов (анионов) в молекуле; z  заряд катиона (аниона).

Эквивалент вещества в реакциях окисления-восстановления (окислителя/восстановителя) равен единице, деленной на число принятых или отданных молекулой электронов n:

1

Э _{окислителя} = 

_{(восстановителя)} n

Масса 1 моль эквивалентов элемента (вещества) – это мольная (молярная) масса эквивалента элемента (вещества) – эквивалентная масса М_Э.

Эквивалентная масса элемента равна мольной массе его атомов (М), деленной на валентность (степень окисления) элемента (W) в данном соединении:

М_{элемента}

М_{Э(элемента)} =  или М_{Э(элемента)} = Э_{элемента} • М_{элемента}.

W

Эквивалентная масса сложного вещества (кислоты, основания, соли) равна его мольной массе (М), деленной на суммарную зарядность:

М_{вещества}

М_{Э(вещества)} =  или М_{Э(вещества)} = Э_{вещества} • М_{вещества},

k • z

где z – заряд катиона (аниона);

k – число катионов (анионов) в молекуле.

Закон эквивалентов

Массы (объемы) реагирующих друг с другом или образующихся в результате реакции веществ, пропорциональны их эквивалентным массам М_Э (эквивалентным объемам V_Э):

m₁ М_Э1 m_В. V_газа

 =  или  =  .

m₂ М_Э2 М_В. V_Э

ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ

Параметры состояния, единицы измерения:

V – объем, м³; р – давление, Па; Т – температура, К; m – масса газа, кг; М – молярная масса газа, кг/моль; М_Э – молярная масса эквивалента (эквивалентная масса) газа, кг/моль, R – универсальная газовая постоянная, R = 8,314 Дж/(моль•К).

Нормальные условия (н.у.): 273,15 К (0 С); 1,0133•10⁵ Па.

Объединенный газовый закон:

р₁ • V₁ р₂ • V₂ р • V

 =  или  = const

T₁ T₂ Т

Уравнение Менделеева - Клапейрона

m

р · V =  R •T.

M

Закон Авогадро

В равных объемах любых газов при одинаковых условиях (температура и давление) содержится одинаковое число молекул.

Следствия из закона Авогадро

1. Один моль любого газа при данных условиях занимает один и тот же объем – молярный объем (V_м). Он равен отношению объема газа (V) к его количеству вещества :

V

V_m = 



2. При нормальных условиях (н.у.) 1 моль различных газов занимает объем 22,4 л, т.е. V_м = 22,4 л/моль. По аналогии эквивалентный объем – объем, который занимает при данных условиях 1 моль эквивалента газообразного вещества.

Относительная плотность одного газа по другому

Молярную массу газа (М_газа) можно определить по его плотности  (отношение массы газа к его объему): М_газа = 22,4·.

Плотности газов при одинаковых условиях относятся как их молярные массы:

m₁ ₁ М₁

 =  =  = D

m ₂ ₂ М₂

D — относительная плотность одного газа по другому.

Средняя молярная масса смеси газов

Средняя молярная масса смеси газов равна сумме произведений их объемных долей () на их молярные массы (М): М_ср = ₁ · М₁ + ₂ · М₂ + ... + _n · M_n,

V₁ V_n

где ₁ = ; _n =  .

V_общ V_общ

Закон парциальных давлений газов (закон Дальтона)

Общее давление смеси газов, химически не взаимодействующих друг с другом, равно сумме парциальных давлений газов, составляющих смесь:

Р_смеси = Р₁ + Р₂ + ... + Р_n ,

где Р₁, Р₂, ..., Р_n – парциальные давления газов; Р_смеси – общее давление смеси газов