Peso equivalente
Cos'è il peso equivalente
Il peso equivalente (o massa equivalente) è la massa espressa in grammi di un equivalente di una sostanza. $$ m_{eq} = \frac{massa \: molare}{numero \: equivalenti \: per \: mole} \: $$
Si misura in grammi equivalenti.
Cos'è un equivalente
Un equivalente di una sostanza è la sua quantità variabile in base al tipo di reazioni chimiche.
Quindi, la definizione di equivalente cambia a seconda della reazione chimica a cui partecipa la sostanza.
- Reazioni redox
In una reazione redox- l'equivalente di un ossidante è la quantità della sostanza che acquista una mole di elettroni
- l'equivalente di un riducente è la quantità della sostanza che cede una mole di elettroni
- Reazioni di neutralizzazione
In una reazione di neutralizzazione- l'equivalente di un acido è la quantità della sostanza che fornisce una mole di ioni H+
- l'equivalente di una base è la quantità della sostanza che fornisce una mole di ioni OH-
- l'equivalente di un sale è la quantità della sostanza che fornisce una mole di cariche positive e una mole di cariche negative.
La massa equivalente nelle reazioni redox
La massa equivalente di una sostanza ossidante o riducente si calcola dividendo la sua massa molare M per il numero n di elettroni ceduti o acquistati. $$ m_{eq \: x} = \frac{M_x}{n} $$
Dove x è la sostanza ossidante o riducente.
In pratica, la massa equivalente (o peso equivalente) di un ossidante o riducente è la quantità di grammi che cede o acquista.
Un esempio pratico
Devo calcolare la massa equivalente di KClO2 in questa reazione redox.
$$ KMnO_4 + KClO_2 + H_2O \rightarrow MnO_2 + KClO_4 + KOH $$
Per prima cosa calcolo la massa molare M del composto KCLO2, considerando che la massa molare dell'ossigeno (O) è 16 grammi, del cloro (Cl) è 35.45 grammi, del potassio (K) è 39.1 grammi.
$$ M_{KClO_2} = 16 \cdot 2 + 35.45 \cdot 1 + 39.1 \cdot 1 = 106,55 \:g/mol $$
Poi scrivo la reazione in forma dissociata
$$ K^+ + MnO_4^-+ K^- + ClO_2^- + H_2O \rightarrow MnO_2 + K^+ + ClO_4^- + K^+ + OH^- $$
Suddivido la reazione redox nelle due semireazioni di riduzione e di ossidazione.
$$ MnO_4^- + 3 e^- + 2H_2O \rightarrow MnO_2 + 4OH^- $$
$$ ClO_2^- + 4OH^- \rightarrow ClO_4^- + 4e^- + 2H_2O $$
Nella semireazione di ossidazione in cui appare il composto ClO2 cede 4 molti di elettroni.
Pertanto, la massa equivalente del composto KClO2 è pari a circa 26 grammi equivalenti (g/eq).
$$ m_{eq} = \frac{106.55 \: g/mol }{ 4 } = 26.63 \: g/eq $$
E' la quantità in grammi del composto che interagisce con una mole di elettroni.
Nota. Il peso equivalente si misura sempre in grammi e varia a seconda della reazione redox in cui si trova il composto ClO2.
Poiché una mole di elettroni coincide con una mole di idrogeno, si può anche dire che è la massa equivalente è la quantità di grammi del composto che interagisce con una mole di idrogeno.
A cosa serve il peso equivalente?
Se conosco la massa equivalente di una sostanza, posso calcolare il numero di equivalenti ossia la quantità di moli di elettroni che scambia.
$$ n_{eq} = \frac{M}{m_{eq}} $$
Dove M è la massa molare mentre meq è la massa o peso equivalente.
Questa informazione è molto utile nelle reazioni redox perché i composti si combinano tra loro con lo stesso numero di equivalenti.
Esempio. Nella reazione precedente il numero di equivalenti del composto KClO2 è pari a 4 $$ n_{eq} = \frac{106.55 g/mol}{26.64 g/eq} = 4 $$
La massa equivalente nelle reazioni di neutralizzazione
La massa equivalente di un acido o di una base si calcola dividendo la sua massa molare M per il numero n di ioni H+ o OH- che rispettivamente libera per dissociazione in una soluzione. $$ m_{eq \: x} = \frac{M_x}{n} $$
Dove x è la sostanza acida o basica.
E così via.
