Bài tiểu luận Đương lượng (hoá học)

Chia sẻ: Trần Công Chính | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

763
lượt xem 109
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đương lượng hay Equivalent (Eq hay eq) là đơn vị đo lường thường dùng trong hoá học và sinh học.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài tiểu luận Đương lượng (hoá học)

Trần công chính mssv:09076271 Baì tiểu luận: Đương lượng (hoá học) I/dịnh nghĩa: Đương lượng hay Equivalent (Eq hay eq) là đơn vị đo lường thường dùng trong hoá học và sinh học. Nó đo lường khả năng một chất kết hợp với các chất khác. Nó thường được dùng khi nói về nồng độ chuẩn. Đương lượng của 1 nguyên tố là số phần khối lượng của nguyên tố đó kết hợp với 1,008 phần khối lượng của Hidro hoặc 8 phần khối lượng của Oxi hoặc thay thế những lượng đó trong hợp chất. Ví dụ: đương lượng của H là 1,008, của O là 8,0, của C là 3,0, của N là 4,6, của Al là 9,0, của Na là 23,0... Trong phản ứng hóa học "các nguyên tố kết hợp với nhau hoặc thay thế nhau theo các khối lượng tỉ lệ với đương lượng của chúng". Đó là định luật đương lượng do nhà vật lý và hóa học người Anh John Dalton (1766-1884) đề ra năm 1792. Định luật này cho phép tính 1 cách đơn giản đương lượng của 1 nguyên tố khi biết đương lượng của nguyên tố khác tác dụng với nó. Đương lượng được định nghĩa chính thức là khối lượng tính bằng gam của một chất sẽ phản ứng với 6,022 x 1023 electron. (Đây là số Avogadro, nghĩa là số hạt trong một mol chất). Thực nghiệm cho thấy rằng khối lượng nguyên tử của nguyên tố luôn luôn là 1 số nguyên lần của đương lượng của nguyên tố đó. Số nguyên đó cũng chính là hóa trị của nguyên tố. Vì vậy khối lượng đương lượng của một chất cho trước về thực tế bằng với lượng chất tính theo mol chia cho hoá trị của chất đó. Trong thực tế, khối lượng đương lượng thường có độ lớn rất nhỏ, vì vậy nó thường được diễn tả bằng mili đương lượng, tức miliequivalent (mEq hay meq) – tiền tố mili biểu thị số đo được chia cho 1000. Phép đo này cũng rất thường gặp ở dạng miliequivalent chất tan trong một lit dung môi (mEq/l). Điều này rất thường gặp trong đo lường dịch sinh học; thí dụ nồng độ kali trong máu người bình thường là từ 3,5 đến 5,0 mEq/l. Đương lượng có ưu điểm so với các phép đo nồng độ khác (như mol) trong phân tích định lượng phản ứng. Đặc điểm nổi trội của việc dùng đương lượng là không cần
nghiên cứu nhiều về bản chất của phản ứng, nghĩa là không cần phân tích và cân bằng phương trình hoá học. Đương lượng các chất tham gia phản ứng là bằng nhau để sinh ra cùng một đương lượng sản phẩm. Thí dụ trong máu có 142 mEq/l Na+ và 103 mEq/l Cl- thì trong 1 lit máu, 103 mEq Na+ sẽ kết hợp với 103 mEq Cl-, còn lại 39 mEq Na+ sẽ kết hợp với các anion khác như HCO3-. Đương lượng của 1 hợp chất là số phần khối lượng của hợp chất đó phản ứng không thừa không thiếu với 1 đương lượng của hợp chất khác. Dưới đây là quy tắc tính đương lượng của 1 số loại hợp chất trong các phản ứng trao đổi: Đương lượng của 1 oxit kim loại bằng khối lượng phân tử của oxit đó chia cho tổng hóa trị của kim loại trong oxit đó. Ví dụ: Đương lượng của Al2O3 là 102:(3*2)=17 Đương lượng của 1 axit bằng khối lượng phân tử của axit đó chia cho số nguyên tử H được thay thế trong phân tử axit. Ví dụ: Đương lượng của H2SO4 khi 2 nguyên tử H được thay thế là 98:2=49 và khi 1 nguyên tử H được thay thế là 98. Đương lượng của 1 bazơ bằng khối lượng phân tử của bazơ chia cho hóa trị của nguyên tử kim loại trong phân tử. Ví dụ: Đương lượng của NaOH là 40. Đương lượng của 1 muối bằng khối lượng phân tử của muối chia cho tổng hóa trị của các nguyên tử kim loại trong phân tử. Ví dụ: Đương lượng của Al2(SO4)3 là 342:(3*2)=57 Trong tính toán hóa học người ta rất hay dùng đại lượng đương lượng gam giống như đại lượng nguyên tử gam và phân tử gam mà ngày nay được thay bằng mol. Đương lượng gam của 1 đơn chất hay hợp chất là lượng chất đó được tính bằng gam và có giá trị bằng đương lượng của nó. • Đối với ion hoá trị một, 1 Eq = 1 mol • Đối với ion hoá trị hai, 1 Eq = 0,5 mol • Đối với ion hoá trị ba, 1 Eq = 0,333 mol II/ cách tinh đương lượng: Cách tính đương lượng rất khó
I-Đương lượng 1. Đương lượng của 1 nguyên tố Đương lượng của một nguyên tố là lượng của nó kết hợp với 1 mol nguyên tử hydro hay thay thế một lượng nguyên tử hydro như thế trong phản ứng hoá học. Quy ước ký hiệu đương lượng của nguyên tố i là Ei. Vd: Trong hợp chất : HCl: đương lượng của clo: 1mol H2S: đương lượng của lưu huỳnh :1/2mol CH4: đương lượng của cacbon:1/4mol NH3:đương lượng của nitơ:1/3mol Khối lượng của 1 đương lượng nguyên tố gọi là khối lượng tương đương . Vd: Khối lượng tương đương của Cl , S , C , N trong ví dụ trên là: Cl : 35,45 ; S : 32/2=16 ; C : 12/4=3 ; N : 14/3=4,67 g/mol Để xác định đương lượng (khối lượng tương đương) của một nguyên tố không nhất thiết xuất phát từ hợp chất của nguyên tố đó với hydro mà có thể tính theo thành phần hợp chất của nguyên tố đó với nguyên tố khác bất kỳ khi biết một trong hai đại lượng trên. Vd : Khi kết hợp 1,5 g Na với Cl2 dư tạo 3,81g NaCl Tìm khối lượng tương đương của Na(ENa). Biết ECl=35.45g/mol Trong NaCl cứ 1,5g Na cần : 2,31g Cl ENa g/mol của Na tương đương với 35,45 g/mol Cl 1,5 g của Na tương đương với 2,31 g Cl => ENa=23g/mol. Bên cạnh khối lượng tương đương đôi khi người ta còn đưa ra dùng khái niệm thể tích tương đương _nghĩa là thể tích mà một đương lượng của chất khảo sát chiếm ở một điều kiện cụ thể. Ví dụ : -Thể tích tương đương của H2 là 11.2 l/mol -Thể tích tương đương của O2 là 5.6 l/mol (Xét ở điều kiện tiêu chuẩn) 2-Đương lượng gam. Đương lượng gam của một chất(nguyên tố hay hợp chất) là lượng chất đó biểu thị theo gam có trị số bằng trị số đương lượng chất đó. Vd: Đương lượng gam của hydro là:1,008 Đương lượng gam của Ca3(PO4)2 là:51,7 3-Đương lượng của một hợp chất Đương lượng của hợp chất là lượng chất nó tác dụng vừa đủ với một đương lượng hydro hay với một đương lượng của một chất bất kỳ. Vd: ENaOH=40. Ta có p/ư:
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4+ 2H2O Tính được:E(H2SO4)=49. Cách tính khối lượng tương đương của một số hợp chất: +Đương lượng của một oxit kim loại bằng trọng lượng phân tử của oxit chia cho tổng hoá trị của kim loại trong công thức oxit đó. Vd: đương lượng Fe2O3:160/3x2=26,7 +Đương lượng của một axit bằng trọng lượng phân tử của axit chia cho số nguyên tử H được thay thế trong phân tử axit đó. Vd: đương lượng của H3PO4: 98/3=32,7. +Đương lượng của một bazơ bằng trọng lượng phân tử bazơ chia cho hoá trị của nguyên tử kim loại trong phân tử bazơ đó. Vd: đương lượng của Ca(OH)2:74/2=37 +Đương lượng của một muối bằng trọng lượng phân tử muối chia cho tổng hoá trị của kim loại trong phân tử muối đó. Vd: đương lượng của Ca3(PO4)2: 310/3x2=51,7. I-Định luật đương lượng Năm 1792 nhà khoa học người Anh là (Dalton) Đan -Tơn đưa ra địng luật đương lượng như sau: “Các nguyên tố kết hợp với nhau hay thay thế cho nhau (trong phản ứng hoá học)theo các khối lượng tỉ lệ với tương đương của chúng.” Để dể dàng trong tính toán người ta có cách trình bày khác: “Các khối lượng (các thể tích)của các chất phản ứng với nhau tỉ lệ với các khối lượng (thể tích)tương đương của chúng. Ví dụ: 1.Biết công thức của nhôm oxit là Al2O3.Tìm đương lượng của nhôm. 2.Trong một hợp chất giữa Si và H, cứ 0,504 phần khối lượng H kết hợp với 3,5 phần khối lượng Si.Tìm đương lượng của Si. 1.Từ công thức Al2O3 ta thấy: Cứ 16x3 phần khối lượng O kết hợp với 27x2 phần khối lượng Al Vậy 8 phần khối lượng O kết hợp với EAl phần khối lượng Al EAl=(8x27x2)/16x3=9 2.Theo đầu bài: Cứ 0,504 phần khối lượng H kết hợp với 3,5 phần khối lượng Si. Vậy 1,008 phần khối lượng H kết hợp với ESi phần khối lượng Si. ESi=1,008x3,5/0,504=7. *Nồng độ Đương lượng? Nồng độ đương lượng là đặc trưng của Hóa Phân tích, cái này khá khó hiểu bởi trước nay nồng độ mol/L (C M) đã quá phổ biến, phổ biến tới nỗi mà đôi khi luôn coi nó là nồng độ duy nhất trong hóa học. Thậm chí rằng nồng độ đương lượng (C N) này cũng vẫn có nhiều tranh cãi không ngã ngũ VD trong cuốn CRC có cho sẵn hệ số đương lượng của đơn chất mà ta lại biết rằng hệ số đương lượng này là phải gắn với 1 pứ cụ thể mà chất đó tham gia. Có thể hình dung về nồng độ mol/L là một con gà và chân của con gà đó là nồng độ N. Như vậy ta lùa tay vào một chuồng gà mà ta thấy được 8 cái chân thì có nghĩa có 4 con
gà (8N=4mol/L) sorry nếu hơi nôm na quá, nhưng tớ lại hay thích những lý giải kiểu như thế Vậy 1 chút định nghĩa hàn lâm xem sao: "Đương lượng hay Equivalent (viết tắt Eq) là đơn vị đo lường thường dùng trong hoá học và sinh học. Theo định nghĩa cổ điển thì đương lượng là số gam của một chất sẽ phản ứng với 1,008g gam hiđro hay 8g oxy." Bối cảnh lịch sử: Qua các thí nghiệm hóa học định luật đương lượng đã được John Dalton (1766-1884) nêu ra từ rất lâu năm 1792 "các nguyên tố kết hợp với nhau hoặc thay thế nhau theo các khối lượng tỉ lệ với đương lượng của chúng". Hiện nay Đương lượng được định nghĩa chính thức là khối lượng tính bằng gam của một chất sẽ phản ứng với 6,022 x 10mũ23 electron (hay có thể hiểu là proton trong pứ acid-base) + Đối với ion hoá trị một, 1 Eq = 1 mol + Đối với ion hoá trị hai, 1 Eq = 0,5 mol + Đối với ion hoá trị ba, 1 Eq = 0,333 mol Như vậy trong một phản ứng axit baz hay oxi hóa khử giữa A và B 1 đương lượng gam chắc chắn chỉ phản ứng với 1 đương lượng gam B. Nồng độ đương lượng (N) định nghĩa là số đương lượng của một nguyên tố/ion/chất có trong một đơn vị thể tích (lit) khác với nồng độ mol/l = số mol/thể tích. +Đ=M/n Đ: đương lượng gam của chất A nào đó đang xét n :số nhóm OH- hay H+ ( đối với acid - base); số e trao đổi (trong p/ứ oh-khử) M: ptử lượng chất A +N=m/Đ N: số đương lượng gam chất A đang xét m: khối lượng chất A +CN=N/V Ví dụ này: Acid HCl có nồng độ 0,10M thì nồng độ đương lượng vẫn là 0,1N Acid H2SO4 có nồng độ 3M thì nồng độ đương lượng lại đã là 6N rồi (do 1 phân tử H2SO4 cho 2H+) Trong hóa phân tích định lượng sử dụng Đương lượng và nồng độ đương lượng có ưu điểm so với các phép đo nồng độ khác (như mol) là không cần nghiên cứu nhiều về bản chất của phản ứng (nghĩa là không cần phân tích và cân bằng phương trình hoá học). Các chất phản ứng với nhau vừa đủ theo số đương lượng gam bằng nhau: V1.C N1 = V2.C N2 Đương lượng là phần hạt phân tử thực hay giả thiết, tương ứng với 1 nhóm điện tích đơn vị (+1 hoặc -1) trong phản ứng trao đổi ion hay với 1 e- trong phản ứng oxi hóa - khử. (đương lượng ko có đơn vị)
thừa số đương lượng f(eq): đó là đại lượng, bằng nghịch đảo số lượng nhóm điện tích đơn vị tách ra hay nhất thời trong phản ứng trao đổi ion hay số lượng electron cho hay nhận trong phản ứng ion hóa - khử. trong phản ứng: K2Cr2O7 + 2BaCl2 + H2O = 2BaCrO4 + 2KCl + 2HCl đối với K2Cr2O7: C N=C M/4 đối với BaCl2: C N=C M/2 Nhưng trong phản ứng: K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O Thì K2Cr2O7: C N=C M/6 và FeSO4: C N=C M/1 __________________ Trong hóa phân tích thì dùng Nồng độ đương lượng rất nhiều vì nó sử dụng đến định luật đương lượng... Nhưng sao trong các ngành Hóa khác thì Nồng độ mol vẫn được sử dụng rất nhiều, nếu không muốn nói là chả mấy khi sử dụng đến Nồng độ đương lượng! Nói chung thì cần phải hiểu rõ thêm về cái C(N) này để dùng nó cho đúng và nhanh ! Hiện nay đào tạo đại học (đặc biệt là ở Miền Bắc) vẫn chưa thực sự đổi mới đặc biệt là các môn khoa học cơ bản, chưa có hướng tiếp cận với đào tạo của TG đặc biệt là các nền giáo dục sử dụng tiếng Anh. Có nhiều ý kiến cho rằng nó là đặc trưng của Hóa phân tích nhưng thực tế ngày nay trên thế giới nhiều nước đã không dùng đến khái niệm đương lượng và nồng độ đương lượng nữa. Trong hội thảo về đề tài khoa học liên quan tới danh pháp hóa học gần đây cũng có nhiều tranh cãi quanh việc viết lại tên sao cho gần với tiếng Anh vì TA là ngôn ngữ chính trong khoa học đồng thời tương hợp với IUPAC nên dễ dàng hội nhập hơn. Ví dụ sẽ viết acid thay cho axit, methyl thay cho metyl, aceton thay cho axeton... (cá nhân mình rất ủng hộ quan điểm này) tất nhiên vẫn giữ là crom chứ không chromium hay bỏ bớt âm tiết um, ium (ammonium, carbonium...) v.v... Theo xu hướng hiện nay thì có lẽ trong vài năm tới, sẽ đưa các giáo trình tiếng Anh vào giảng dạy để theo kịp với sự phát triển của thế giới. Đến giai đoạn học chuyên ngành hiện nay thì các khi hỏi các thầy cô về tài liệu tham khảo thì đều có câu trả lời là "trên mạng có đầy mà lại cập nhật nữa" nếu không thì các thầy cũng cho mình các tài liệu toàn tiếng Anh. mà học ngoại ngữ của trường mình thì có tập trung vào những cái này đâu! Có sự khập khiễng ngay trong nội tại do chưa có định hướng .