Peso equivalente: usa e como calculá-lo (com exemplos) - Ciência - 2023

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o peso equivalente (PE) de uma substância é aquele que participa de uma reação química e é usado como base para uma titulação. Dependendo do tipo de reação, ela pode ser definida de uma forma ou de outra.

Para reações ácido-base, PE é o peso em gramas da substância necessária para fornecer ou reagir com um mole de H⁺ (1,008 g); para reações redox, o peso em gramas da substância necessária para fornecer ou reagir com um mol de elétrons.

Para precipitação ou reações de complexação, o peso da substância necessária para fornecer ou reagir com um mole de um cátion monovalente, 1/2 mol de um cátion divalente, 1/3 mole de um cátion trivalente . E assim por diante.

Embora possa parecer um pouco complicado no início, algumas substâncias sempre se comportam quimicamente da mesma maneira; portanto, não é difícil aprender os valores PE dados os casos.

Origem de peso equivalente

John Dalton (1808) propôs o peso equivalente do hidrogênio como uma unidade de massa. No entanto, surgiram várias objeções a essa abordagem. Por exemplo, notou-se que a maioria dos elementos não reage diretamente com o hidrogênio para formar compostos simples (XH).

Além disso, os elementos com vários estados de oxidação, por exemplo permanganato, têm mais de um peso equivalente. Isso tornava difícil aceitar o peso equivalente como unidade de massa.

A apresentação por Dimitri Mendeleev (1869) de sua tabela periódica, na qual as propriedades químicas dos elementos estavam relacionadas com a ordem ordenada de seus pesos atômicos, constituiu um forte argumento daqueles que se opunham ao uso do peso equivalente como uma unidade de massa.

Na verdade, não há necessidade de usar o termo "equivalente", pois qualquer cálculo estequiométrico pode ser feito em termos de moles. No entanto, esse termo é freqüentemente usado e não deve ser ignorado.

Por conveniência, o termo "equivalente" foi introduzido: um equivalente de qualquer ácido reage com um equivalente de qualquer base; um equivalente de qualquer agente oxidante reage com um equivalente de qualquer agente redutor, etc.

Formulários

Use em química geral

Metais

O uso do PE em elementos e compostos químicos foi substituído pelo uso de sua massa molar. O principal motivo é a existência de elementos e compostos com peso superior ao equivalente.

Por exemplo, ferro (Fe), um elemento com peso atômico de 55,85 g / mol, tem duas valências: +2 e +3. Portanto, tem dois pesos equivalentes: quando trabalha com valência +2 seu peso equivalente é 27,93 g / eq; enquanto, ao usar a valência +3, seu peso equivalente é 18,67 g / eq.

Claro, não se pode falar da existência de um peso equivalente de Fe, mas a existência de um peso atômico de Fe pode ser apontada.

Ácidos

O ácido fosfórico tem um peso molecular de 98 g / mol. Este ácido quando dissociado em H⁺ + H₂PO₄^–, tem peso equivalente a 98 g / eq, pois libera 1 mol de H⁺. Se o ácido fosfórico se dissociar em H⁺ + HPO₄^2–, seu peso equivalente é (98 g.mol^-1) / (2eq / mol^-1) = 49 g / eq. Nesta dissociação, o H₃PO₄ libera 2 moles de H⁺.

Embora não seja titulável em meio aquoso, o H₃PO₄ pode dissociar em 3 H⁺ + PO₄^3–. Neste caso, o peso equivalente é (98 g.mol^-1) / (3 mol eq.^-1) = 32,7 g / eq. O H₃PO₄ entrega neste caso 3 moles de H⁺.

Portanto, o ácido fosfórico tem até 3 pesos equivalentes. Mas este não é um caso isolado, então, por exemplo, o ácido sulfúrico tem dois pesos equivalentes e o ácido carbônico também tem.

Uso em análise volumétrica

- Para reduzir os erros que podem ser cometidos durante a ação das substâncias de pesagem, em química analítica é preferível o uso de uma substância de maior peso equivalente. Por exemplo, na titulação de uma solução de hidróxido de sódio com ácidos de diferentes pesos equivalentes. Recomenda-se o uso do ácido com maior peso equivalente.

- Na utilização da massa de um ácido sólido que pode reagir com o hidróxido de sódio, você tem a opção de escolher entre três ácidos sólidos: ácido oxálico di-hidratado, ftalato ácido de potássio e hidrogeniodato de potássio, com pesos equivalentes respectivamente 63,04 g / eq, 204,22 g / eq e 389 g / eq.

Neste caso, prefere-se o uso de ácido hidrogeniodato de potássio na titulação do hidróxido de sódio, pois por ter peso equivalente superior, o erro relativo cometido na pesagem é menor.

Uso em análise gravimétrica

O peso equivalente é definido à sua maneira nesta técnica de análise de substâncias. Aqui, é a massa do precipitado que corresponde a um grama do analito. É o elemento ou composto de interesse no estudo ou análise que está sendo realizada.

Em gravimetria, é comum citar os resultados das análises como uma fração da massa do analito, muitas vezes expressa como uma porcentagem.

O fator de equivalência é explicado como um fator numérico pelo qual a massa do precipitado deve ser multiplicada para se obter a massa do analito, geralmente expressa em gramas.

Determinação gravimétrica de níquel

Por exemplo, na determinação gravimétrica de níquel, o precipitado que o contém é bis (níquel dimetilglicêmico) com massa molar de 288,915 g / mol. A massa molar do níquel é 58,6934 g / mol.

A massa molar do precipitado dividida pela massa molar de níquel produz o seguinte resultado:

288,915 g.mol^-1/ 58,6934 g.mol^-1 = 4,9224. Isso significa que 4,9224 g do composto é igual a 1 g de níquel; Ou seja, 4,9224 g do precipitado contém 1 g de níquel.

O fator de equivalência é calculado dividindo a massa molar do níquel pela massa molar do precipitado que o contém: 58,693 g.mol^-1/ 288.915 g.mol^-1 = 0,203151. Isso nos diz que por grama de precipitado contendo níquel há 0,203151 g de níquel.

Usos em química de polímeros

Em química de polímeros, o peso equivalente de um reagente de polimerização é a massa do polímero que tem um equivalente de reatividade.

É particularmente importante no caso de polímeros de troca iônica: um equivalente de um polímero de troca iônica pode trocar um mol de íons monocarregados; mas apenas meio mol de íons duplamente carregados.

É comum expressar a reatividade de um polímero como o inverso do peso equivalente, que é expresso em unidades de mmol / g ou meq / g.

Como calcular? Exemplos

- Peso equivalente de um elemento químico

É obtido dividindo seu peso atômico por sua valência:

Peq = Pa / v

Existem itens que possuem apenas um peso equivalente e itens que podem ter 2 ou mais.

Peso equivalente de cálcio

Peso atômico = 40 g / mol

Valência = +2

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

20 g / eq

Peso equivalente de alumínio

Peso atômico = 27 g / mol

Valência = +3

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

9 g / eq

Peso equivalente de níquel

Peso atômico = 58,71 g / mol

Valência = +2 e +3

O níquel tem dois pesos equivalentes correspondentes a quando reage com valência +2 e quando reage com valência +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

-Peso equivalente de um óxido

Uma maneira de calcular o peso equivalente de um óxido é dividindo seu peso molecular pelo produto de valência do metal e o subscrito do metal.

Peq = Pm / V S

Pm = peso molecular do óxido.

V = valência do metal

S = subscrito de metal

O produto V · S é referido como a carga total ou líquida do cátion.

Peso equivalente de óxido de alumínio (Al₂OU₃)

Peso molecular = Al (2 x 27 g / mol) + O (3 x 16 g / mol)

102 g / mol

Valência = +3

Subscrito = 2

Peq Al₂OU₃ = Pm / V S

Peq Al₂OU₃ = 102 g.mol^-1/ 3 eqmol^-1. 2

17 g / eq

Existe outra maneira de resolver este problema baseada na estequiometria. Em 102 g de óxido de alumínio existem 54 gramas de alumínio e 48 gramas de oxigênio.

Peq del Al = Peso atômico / Valência

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

9 g / eq

Com base no peso equivalente do alumínio (9 g / eq), calcula-se que em 54 g de alumínio existem 6 equivalentes de alumínio.

Então, a partir das propriedades dos equivalentes: 6 equivalentes de alumínio irão reagir com 6 equivalentes de oxigênio para dar 6 equivalentes de óxido de alumínio.

Em 102 g. de óxido de alumínio existem 6 equivalentes.

Portanto:

Al Peq₂OU₃ = 102 g / 6 eq

17 g / eq

-Peso equivalente de uma base

O peso equivalente é obtido dividindo seu peso molecular pelo número de grupos oxidrila (OH).

Peso equivalente de hidróxido ferroso, Fe (OH)₂

Peso molecular = 90 g / mol

Número OH = 2

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

45 g / eq

-Peso equivalente de um ácido

Em geral, é obtido dividindo-se seu peso molecular pelo número de hidrogênio que ele cede ou libera. No entanto, os ácidos polirrotônicos podem se dissociar ou liberar seu H de várias maneiras, de modo que podem ter mais de um peso equivalente.

Peso equivalente de ácido clorídrico, HCl

Peso equivalente de HCl = peso molecular / número de hidrogênio

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

36,5 g / eq

Peso equivalente de ácido sulfúrico

Ácido sulfúrico (H₂SW₄) pode ser dissociado de duas maneiras:

H₂SW₄ => H⁺ + HSO₄^–

H₂SW₄ => 2 H⁺ + SO₄^2-

Quando ele libera um H⁺ seu PE é:

Peso molecular = 98 g / mol

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

98 g / pequeno

E quando for 2H⁺:

Peso molecular = 98 g / mol

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

49 g / eq

Pela mesma razão, ácido fosfórico (H₃PO₄) de peso molecular 98 g / mol, pode ter até três pesos equivalentes: 98 g / eq, 49 g / eq e 32,67 g / eq.

-Peso equivalente de um sal

E, finalmente, o peso equivalente de um sal pode ser calculado dividindo seu peso molecular pelo produto da valência do metal pelo subscrito do metal.

PE = PM / V S

Sulfato Férrico Fe₂(SW₄)₃

Peso molecular = 400 g / mol

Valência de ferro = +3 eq / mol

Subscrito de ferro = 2

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

66,67 g / eq

Referências

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O peso equivalente de um ácido Parte 2: Titulação da amostra de ácido desconhecida. (s.f.). Recuperado de: faculty.uml.edu
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