الوزن المعادل: الاستخدامات وكيفية حسابه (مع أمثلة) - كيمياء - 2025

و يعادل وزن (PE) من مادة هي التي تشارك في تفاعل كيميائي، ويستخدم كأساس لمعايرة. اعتمادًا على نوع التفاعل ، يمكن تعريفه بطريقة أو بأخرى.

بالنسبة للتفاعلات الحمضية القاعدية ، فإن PE هو الوزن بالجرامات من المادة المطلوبة للتزويد أو التفاعل مع مول واحد من H ⁺ (1.008 جم) ؛ بالنسبة لتفاعلات الأكسدة والاختزال ، الوزن بالجرامات من المادة المطلوبة لتزويد أو التفاعل مع مول واحد من الإلكترونات.

المصدر: بقلم M.Minderhoud (خلفية بيضاء بواسطة Amada44) ، عبر ويكيميديا ​​كومنز

بالنسبة للترسيب أو التفاعلات المعقدة ، فإن وزن المادة المطلوب للتزويد أو التفاعل مع مول واحد من كاتيون أحادي التكافؤ ، 1/2 مول من كاتيون ثنائي التكافؤ ، 1/3 مول من كاتيون ثلاثي التكافؤ. وما إلى ذلك وهلم جرا.

على الرغم من أن الأمر قد يبدو معقدًا بعض الشيء في البداية ، إلا أن بعض المواد تتصرف دائمًا كيميائيًا بنفس الطريقة ؛ لذلك ، ليس من الصعب معرفة قيم PE بالنظر إلى الحالات.

أصل الوزن المكافئ

اقترح جون دالتون (1808) الوزن المكافئ للهيدروجين كوحدة للكتلة. ومع ذلك ، نشأ عدد من الاعتراضات على هذا النهج. على سبيل المثال ، لوحظ أن معظم العناصر لا تتفاعل مباشرة مع الهيدروجين لتكوين مركبات بسيطة (XH).

علاوة على ذلك ، فإن العناصر ذات حالات الأكسدة المختلفة ، مثل البرمنجنات ، لها أكثر من وزن مكافئ. هذا جعل من الصعب قبول الوزن المكافئ كوحدة للكتلة.

شكل العرض الذي قدمه ديميتري مندليف (1869) لجدوله الدوري ، حيث كانت الخصائص الكيميائية للعناصر مرتبطة بالترتيب المرتب لأوزانها الذرية ، حجة قوية من قبل أولئك الذين اعترضوا على استخدام الوزن المكافئ كوحدة من كتلة.

في الواقع ، ليست هناك حاجة لاستخدام مصطلح "مكافئ" ، حيث يمكن إجراء أي حساب متكافئ من حيث عدد المولات. ومع ذلك ، غالبًا ما يتم استخدام هذا المصطلح ولا ينبغي تجاهله.

للراحة ، تم إدخال مصطلح "مكافئ": أي ما يعادل أي حمض يتفاعل مع ما يعادل أي قاعدة ؛ مكافئ واحد من أي عامل مؤكسد يتفاعل مع مكافئ واحد لأي عامل اختزال ، إلخ.

التطبيقات

استخدم في الكيمياء العامة

المعادن

تم استبدال استخدام PE في العناصر والمركبات الكيميائية باستخدام كتلتها المولية. السبب الرئيسي هو وجود العناصر والمركبات التي يزيد وزنها عن نفس الوزن.

على سبيل المثال ، الحديد (Fe) ، عنصر بوزن ذري 55.85 جم / مول ، له تكافؤان: +2 و +3. لذلك ، لها وزنان متكافئان: عندما تعمل مع التكافؤ +2 ، يكون وزنها المكافئ 27.93 جم / مكافئ ؛ بينما ، عند استخدام التكافؤ +3 ، يكون وزنه المكافئ 18.67 جم / مكافئ.

بالطبع ، لا يمكن للمرء أن يتحدث عن وجود وزن مكافئ للحديد ، ولكن يمكن الإشارة إلى وجود وزن ذري للحديد.

الأحماض

حمض الفوسفوريك له وزن جزيئي 98 جم / مول. عندما ينفصل هذا الحمض إلى H ⁺ + H ₂ PO ₄ ^- يكون له وزن مكافئ 98 جم / مكافئ ، لأنه يطلق 1 مول من H ⁺. إذا تنأى حامض الفوسفوريك إلى H ⁺ + HPO ₄ ^2- والوزن ما يعادلها هو (98 g.mol ^-1) / (2EQ / مول ^-1) = 49 جم / مكافئ. في هذا التفكك، H ₃ PO ₄ النشرات 2 مولات H ⁺.

على الرغم من أنه لا المعايرة في وسط مائي، H ₃ PO ₄ يمكن أن تنأى إلى 3 H ⁺ + PO ₄ ^3-. في هذه الحالة ، الوزن المكافئ هو (98 جم / مول ^-1) / (3 مكافئ مول ^-1) = 32.7 جم / مكافئ. يسلم H ₃ PO ₄ في هذه الحالة 3 مولات من H ⁺.

لذلك ، يحتوي حمض الفوسفوريك على ما يصل إلى 3 أوزان مكافئة. لكن هذه ليست حالة معزولة ، فعلى سبيل المثال ، يحتوي حامض الكبريتيك على وزنين مكافئين وحمض الكربونيك له أيضًا.

استخدم في التحليل الحجمي

- لتقليل الأخطاء التي قد تحدث أثناء عمل وزن المواد ، يفضل في الكيمياء التحليلية استخدام مادة ذات وزن مكافئ أكبر. على سبيل المثال ، في معايرة محلول هيدروكسيد الصوديوم بأحماض ذات أوزان مكافئة مختلفة. يوصى باستخدام الحمض بأعلى وزن مكافئ.

- عند استخدام كتلة حمض صلب يمكن أن يتفاعل مع هيدروكسيد الصوديوم ، لديك خيار الاختيار بين ثلاثة أحماض صلبة: حمض الأكساليك ثنائي الهيدرات ، وحمض الفثالات ، وهيدروجين البوتاسيوم ، مع أوزان مكافئة على التوالي 63.04 جم / مكافئ ، 204.22 جم / مكافئ و 389 جم / مكافئ.

في هذه الحالة ، يُفضل استخدام حمض هيدروجين البوتاسيوم في معايرة هيدروكسيد الصوديوم ، نظرًا لأنه يحتوي على وزن مكافئ أكبر ، فإن الخطأ النسبي الذي يحدث عند وزنه يكون أقل.

استخدم في تحليل الجاذبية

يتم تحديد الوزن المعادل بطريقته الخاصة في تقنية تحليل المواد هذه. هنا ، كتلة الراسب هي التي تتوافق مع جرام واحد من الحليلة. هذا هو العنصر أو المركب محل الاهتمام في الدراسة أو التحليل الجاري إجراؤه.

في قياس الجاذبية ، من الشائع اقتباس نتائج التحليلات على أنها جزء صغير من كتلة التحليل ، غالبًا ما يتم التعبير عنها كنسبة مئوية.

يتم تفسير عامل التكافؤ على أنه عامل عددي يجب بموجبه مضاعفة كتلة المادة المترسبة للحصول على كتلة الحليلة ، والتي يتم التعبير عنها عادةً بالجرام.

تقدير النيكل بالقياس الوزني

على سبيل المثال ، في التقدير الوزني للنيكل ، يكون الراسب الذي يحتوي عليه هو مكرر (نيكل ثنائي ميثيل جليوكسيمات) بكتلة مولارية تبلغ 288.915 جم / مول. الكتلة المولية للنيكل هي 58.6934 جم / مول.

الكتلة المولية للمادة المترسبة مقسومة على الكتلة المولية للنيكل تنتج النتيجة التالية:

288.915 جرام مول ^-1 / 58.6934 جرام مول ^-1 = 4.9224. وهذا يعني أن 4.9224 جم من المركب تساوي 1 جم من النيكل ؛ أو بعبارة أخرى ، يحتوي 4.9224 جم من الراسب على 1 جم من النيكل.

يُحسب عامل التكافؤ بقسمة الكتلة المولية للنيكل على الكتلة المولية للمادة المترسبة التي تحتوي عليها: 58.693 جم مول ^-1 / 288.915 جم مول ^-1 = 0.203151. يخبرنا هذا أنه لكل جرام من الراسب المحتوي على النيكل يوجد 0.203151 جم من النيكل.

يستخدم في كيمياء البوليمر

في كيمياء البوليمر ، الوزن المكافئ لكاشف البلمرة هو كتلة البوليمر التي لها مكافئ واحد من التفاعل.

إنه مهم بشكل خاص في حالة بوليمرات التبادل الأيوني: يمكن لمكافئ واحد من بوليمر التبادل الأيوني استبدال مول واحد من الأيونات أحادية الشحن ؛ ولكن فقط نصف مول من الأيونات المضاعفة الشحنة.

من الشائع التعبير عن تفاعل البوليمر باعتباره معكوس الوزن المكافئ ، والذي يتم التعبير عنه بوحدات مليمول / جم أو ميق / جم.

كيف تحسبها؟ أمثلة

- الوزن المكافئ لعنصر كيميائي

يتم الحصول عليها بقسمة وزنها الذري على تكافؤها:

Peq = Pa / v

هناك عناصر لها وزن واحد مكافئ وعناصر يمكن أن تحتوي على 2 أو أكثر.

الوزن المكافئ من الكالسيوم

الوزن الذري = 40 جم / مول

فالنسيا = +2

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

20 جم / مكافئ

الوزن المكافئ من الألمنيوم

الوزن الذري = 27 جم / مول

فالنسيا = +3

Peq = 27 جم / مول ^-1 / 3 مكافئ جزيء ^-1

9 جم / مكافئ

الوزن المكافئ للنيكل

الوزن الذري = 58.71 جم / مول

فالنسيا = +2 و +3

النيكل له وزنان مكافئان يقابلان متى يتفاعل مع التكافؤ +2 وعندما يتفاعل مع التكافؤ +3.

Peq = 58.71 جم / مول ^-1 / 2 مكافئ / مول ^-1

29.35 جم / مكافئ

Peq = 58.71 جم / مول ^-1 / 3 مكافئ جزيء ^-1

19.57 جم / مكافئ

- الوزن المكافئ للأكسيد

تتمثل إحدى طرق حساب الوزن المكافئ للأكسيد في قسمة وزنه الجزيئي على ناتج التكافؤ للمعدن ورمز المعدن.

Peq = Pm / V S.

Pm = الوزن الجزيئي للأكسيد.

V = تكافؤ المعدن

S = منخفض من المعدن

يُشار إلى المنتج V · S على أنه إجمالي أو صافي شحنة الكاتيون.

الوزن المكافئ لأكسيد الألومنيوم (Al

الوزن الجزيئي = Al (2 x 27 g / mol) + O (3 x 16 g / mol)

102 جم / مول

فالنسيا = +3

منخفض = 2

Peq Al ₂ O ₃ = Pm / V S

Peq Al ₂ O ₃ = 102 جم مول ^-1 / 3 إكملول ^-1. اثنان

17 جم / مكافئ

هناك طريقة أخرى لحل هذه المشكلة على أساس قياس العناصر المتكافئة. يوجد في 102 جرام من أكسيد الألومنيوم 54 جرامًا من الألومنيوم و 48 جرامًا من الأكسجين.

Peq del Al = الوزن الذري / فالنسيا

27 جم مول ^-1 / 3 مكافئ مول ^-1

9 جم / مكافئ

بناءً على الوزن المكافئ للألمنيوم (9 جم / مكافئ) ، يُحسب أنه في 54 جرام من الألومنيوم يوجد 6 مكافئات من الألومنيوم.

ثم من خواص المكافئات: 6 مكافئات من الألومنيوم سوف تتفاعل مع 6 مكافئات من الأكسجين لإعطاء 6 مكافئات من أكسيد الألومنيوم.

في 102 جم. من أكسيد الألومنيوم هناك 6 مكافئات.

هكذا:

صغير من Al ₂ O ₃ = 102 جم / 6 مكافئ

17 جم / مكافئ

- الوزن المكافئ للقاعدة

يتم الحصول على الوزن المكافئ بقسمة وزنه الجزيئي على عدد مجموعات أوكسي هيدريل (OH).

الوزن المكافئ لهيدروكسيد الحديدوز ، Fe (OH)

الوزن الجزيئي = 90 جم / مول

رقم OH = 2

Peq Fe (OH) ₂ = 90 جم / مول ^-1 / 2 مكافئ جزيء ^-1

45 جم / مكافئ

- الوزن المكافئ للحمض

بشكل عام ، يتم الحصول عليها بقسمة وزنها الجزيئي على عدد الهيدروجين الذي تتخلى عنه أو تطلقه. ومع ذلك ، يمكن لأحماض البوليروتونيك أن تنفصل أو تطلق H بطرق مختلفة ، بحيث يمكن أن يكون لها أكثر من وزن مكافئ.

الوزن المكافئ لحمض الهيدروكلوريك ، حمض الهيدروكلوريك

الوزن المكافئ لـ HCl = الوزن الجزيئي / عدد الهيدروجين

Peq حمض الهيدروكلوريك = جم مول ^-1 / 1 مكافئ مول ^-1

36.5 جم / مكافئ

الوزن المكافئ لحمض الكبريتيك

يمكن لحمض الكبريتيك (H ₂ SO ₄) أن يتفكك بطريقتين:

H ₂ SO ₄ => H ⁺ + H SO ₄ ^-

H ₂ SO ₄ => 2 H ⁺ + SO ₄ ^2-

عندما يطلق H ⁺ الخاص به يكون PE:

الوزن الجزيئي = 98 جم / مول

Peq = 98 جم / مول ^-1 / 1 مكافئ جزيء ^-1

98 جم / صغير

وعندما تطلق 2H ⁺:

الوزن الجزيئي = 98 جم / مول

Peq = 98 جم / مول ^-1 / 2 مكافئ جزيء ^-1

49 جم / مكافئ

لنفس السبب ، يمكن أن يكون لحمض الفوسفوريك (H ₃ PO ₄) بوزن جزيئي 98 جم / مول ، ما يصل إلى ثلاثة أوزان مكافئة: 98 جم / مكافئ ، 49 جم / مكافئ و 32.67 جم / مكافئ.

- تعادل وزن الملح

وأخيرًا ، يمكن حساب الوزن المكافئ للملح بقسمة وزنه الجزيئي على حاصل ضرب تكافؤ المعدن ورمزه.

PE = PM / V S.

حديد كبريتات الحديد

الوزن الجزيئي = 400 جم / مول

تكافؤ الحديد = +3 مكافئ / مول

الرمز المنخفض للحديد = 2

Peq = 400 جم / مول ^-1 / 3 مكافئ / ^-1 × 2

66.67 جم / مكافئ

المراجع

1. اليوم ، RA JR. أندروود ، الكيمياء التحليلية الكمية. ترجمة الطبعة الخامسة ^إلى الإنجليزية. افتتاحية Prentice Hall Interamericana
2. الكيمياء غير العضوية. (سادس). تحديد الأوزان المتكافئة للأكاسيد. تم الاسترجاع من: fullquimica.com
3. ويكيبيديا. (2018). الوزن يعادل. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
4. محررو Encyclopaedia Britannica. (2016 ، 26 سبتمبر). الوزن يعادل. Encyclopædia Britannica. تم الاسترجاع من: britannica.com
5. أوري ، جاك. (30 أبريل 2018). كيفية حساب الوزن المكافئ. علم. تم الاسترجاع من: sciencing.com
6. الوزن المكافئ لحمض الجزء الثاني: معايرة عينة حمض غير معروفة. (سادس). تم الاسترجاع من: faculty.uml.edu
7. بيرجسترسر م. (2018). الوزن المكافئ: التعريف والصيغة. دراسة. تم الاسترجاع من: study.com