Нормальность растворов. Грамм-эквивалент - Страница 3

Аналитическая химия - Количественный анализ

Индекс материала
Нормальность растворов. Грамм-эквивалент
Страница 2
Страница 3
Страница 4
Страница 5
Все страницы

Страница 3 из 5

При окислительно-восстановительных процессах происходит перераспределение электронов между атомами или ионами участвующих в них веществ. Именно: атомы (или ионы) восстановителя окисляются, т. е. теряют часть своих электронов, тогда как атомы (ионы) окислителя восстанавливаются, т. е. присоединяют эти электроны. Например, в реакции:

10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 —> 5Fe2(S04)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

Окислителем является KMnO4 или, точнее, входящий в его состав Мп07, восстанавливающийся при реакции до Mn2+ согласно схеме:

MnO4- +8H⁺ + 5е —► Mn²⁺ + 4H2O

Поскольку электроны не могут существовать в растворе в свободном состоянии, атомы окислителя должны получить в общей сложности ровно столько электронов, сколько их отдают атомы восстановителя. Этим условием определяются как коэффициенты в уравнениях реакций окисления — восстановления, так и весовые отношения в этих реакциях. Отсюда ясно, что при подсчете величин грамм-эквивалентов окислителей и восстановителей следует исходить из количества электронов, получаемых или отдаваемых при реакции одной молекулой вещества.

Выше было указано, что при окислении FeSO4 (в кислой среде) молекула KMnO4 получает 5 электронов, т. е. столько, сколько их могут присоединить 5 Н+-ионов. Таким образом, 1 г-ион водорода в данной реакции эквивалентен Vs моль KMnO4 (т. е. 31,61 г). Это значение и является окислительным грамм-эквивалентом KMnO4 в данной реакции.

Следовательно, для нахождения окислительного грамм-эквивалента нужно грамм-молекулярный вес окислителя поделить на число электронов, получаемых при данной реакции одной молекулой его. Так же находится и грамм-эквивалент восстановителей, с той лишь разницей, что в этом случае речь идет не о получаемых, а об отдаваемых одной молекулой восстановителя электронах. Например, восстановительный грамм-эквивалент FeSO4 в рассматриваемой реакции равен 1 моль его, так как молекула FeSO4 содержит 1 ион Fe2+, теряющий 1 электрон.

При реакции:

Cr2(S04)3 + 2KMnO4 + 8KOH —► 2MnO(OH)2 + 2K2CrO4 + 3K2SO4 + 2H2O

восстановительный грамм-эквивалент Cr2(SO4)S равен 1/б моль, поскольку каждый атом хрома повышает свою степень окисления с +3 до +6, т. е. теряет 3 электрона, а в молекуле Cr2(SO4)з содержатся 2 атома хрома и, следовательно, эта молекула в целом теряет 6 электронов.

Что же касается KMnO4, то окислительный грамм-эквивалент его в этой реакции, очевидно, равен уже не Vs, a V3 грамм-молекулы, так как марганец понижает свою степень окисления с +7 до +4, т. е. получает 3 электрона. Следовательно, и при реакциях окисления — восстановления величина грамм-эквивалента зависит от реакции, в которой соответствующее вещество участвует.

Необходимо также отличать окислительные или восстановительные грамм-эквиваленты веществ от грамм-эквивалентов их в реакциях обмена. Например, восстановительный грамм-эквивалент FeSO4, как мы видели выше, равен 1 моль его. Наоборот, в реакциях обмена:

FeSO4 + 2NaOH —► Fe(OH)2 + Na2SO4

грамм-эквивалент FeSO4 равен 1/2 моль.

Наряду с грамм-эквивалентом в аналитической химии часто пользуются понятием миллиграмм-эквивалент. Миллиграмм-эквивалент (мг-экв) равен тысячной доле грамм-эквивалента (Э: 1000) и представляет собой эквивалентный вес вещества, выраженный в миллиграммах. Например, 1 г-экв HCl равен 36,46 г, а 1 мг-экв HCl составляет 36,46 мг. Грамм-эквиваленты H2SO4 и NaOH равны соответственно 49,04 г и 40,00 г этих веществ, а миллиграмм-эквиваленты— таким же количествам миллиграммов их.

Из понятия об эквиваленте как о химически равноценном количестве следует, что грамм-эквиваленты представляют собой как раз те весовые количества веществ, которыми они вступают в реакции друг с другом. Например, на нейтрализацию 1 г-экв любой кислоты пойдет 1 г-экв любой щелочи, Совершенно так же, если количества веществ выражены в миллиграмм-эквивалентах, то на нейтрализацию 1 мг-экв любой кислоты расходуется 1 мг-экв любой щелочи, на осаждение 15 мг-экв AgNO3 требуется ровно столько же миллиграмм-эквивалентов любого растворимого хлорида и т. д.

Очевидно, что и при титровании, поскольку его заканчивают в точке эквивалентности, затрачиваются одинаковые количества грамм-эквивалентов (или миллиграмм-эквивалентов) титруемого-и титрующего веществ. На этом равенстве основано вычисление результатов титриметрических определений, если концентрации растворов выражены через их нормальность.

<< Предыдущая - Следующая >>