POIDS ÉQUIVALENT: UTILISE ET COMMENT LE CALCULER (AVEC EXEMPLES) - CHIMIE - 2025

Le poids équivalent (PE) d'une substance est celui qui participe à une réaction chimique et sert de base à un titrage. Selon le type de réaction, elle peut être définie d'une manière ou d'une autre.

Pour les réactions acide-base, PE est le poids en grammes de la substance nécessaire pour fournir ou réagir avec une mole de H ⁺ (1,008 g); pour les réactions redox, le poids en grammes de la substance nécessaire pour fournir ou réagir avec une mole d'électrons.

Source: Par M.Minderhoud (Fond blanc par Amada44), via Wikimedia Commons

Pour les réactions de précipitation ou de complexation, le poids de substance nécessaire pour fournir ou réagir avec une mole d'un cation monovalent, 1/2 mole d'un cation divalent, 1/3 mole d'un cation trivalent. Et ainsi de suite.

Bien que cela puisse paraître un peu compliqué au début, certaines substances se comportent toujours chimiquement de la même manière; par conséquent, il n'est pas difficile d'apprendre les valeurs de PE étant donné les cas.

Origine du poids équivalent

John Dalton (1808) a proposé l'équivalent de poids d'hydrogène comme unité de masse. Cependant, un certain nombre d'objections à cette approche se sont posées. Par exemple, il a été noté que la plupart des éléments ne réagissaient pas directement avec l'hydrogène pour former des composés simples (XH).

De plus, les éléments à différents états d'oxydation, par exemple le permanganate, ont plus d'un poids équivalent. Cela a rendu difficile l'acceptation du poids équivalent comme unité de masse.

La présentation par Dimitri Mendeleev (1869) de son tableau périodique, dans lequel les propriétés chimiques des éléments étaient liées à l'ordre ordonné de leurs poids atomiques, a constitué un argument fort de ceux qui se sont opposés à l'utilisation du poids équivalent comme unité de Masse.

En fait, il n'est pas nécessaire d'utiliser le terme «équivalent», car tout calcul stoechiométrique peut être fait en termes de moles. Cependant, ce terme est souvent utilisé et ne doit pas être ignoré.

Pour plus de commodité, le terme «équivalent» a été introduit: un équivalent de tout acide réagit avec un équivalent de toute base; un équivalent de tout agent oxydant réagit avec un équivalent de tout agent réducteur, etc.

Applications

Utilisation en chimie générale

Les métaux

L'utilisation du PE dans les éléments et les composés chimiques a été remplacée par l'utilisation de sa masse molaire. La raison principale est l'existence d'éléments et de composés avec plus d'un poids équivalent.

Par exemple, le fer (Fe), un élément de poids atomique de 55,85 g / mol, a deux valences: +2 et +3. Par conséquent, il a deux poids équivalents: lorsqu'il travaille avec une valence +2, son poids équivalent est de 27,93 g / eq; tandis que, lors de l'utilisation de la valence +3, son poids équivalent est de 18,67 g / éq.

Bien entendu, on ne peut pas parler de l'existence d'un poids équivalent de Fe, mais on peut signaler l'existence d'un poids atomique de Fe.

Acides

L'acide phosphorique a un poids moléculaire de 98 g / mol. Lorsque cet acide se dissocie en H ⁺ + H ₂ PO ₄ ^-, il a un poids équivalent de 98 g / eq, car il libère 1 mole de H ⁺. Si l'acide phosphorique se dissocie en H ⁺ + HPO ₄ ^2–, son poids équivalent est (98 g.mol ^-1) / (2eq / mol ^-1) = 49 g / éq. Dans cette dissociation, H ₃ PO ₄ libère 2 moles de H ⁺.

Bien qu'il ne soit pas titrable en milieu aqueux, H ₃ PO ₄ peut se dissocier en 3 H ⁺ + PO ₄ ^3–. Dans ce cas, le poids équivalent est (98 g.mol ^-1) / (3 eq.mol ^-1) = 32,7 g / éq. H ₃ PO ₄ délivre dans ce cas 3 moles de H ⁺.

Ainsi, l'acide phosphorique a jusqu'à 3 poids équivalents. Mais ce n'est pas un cas isolé, donc par exemple, l'acide sulfurique a deux poids équivalents et l'acide carbonique en a également.

Utilisation en analyse volumétrique

-Pour réduire les erreurs qui peuvent être commises lors de l'action de pesée de substances, en chimie analytique, l'utilisation d'une substance de poids équivalent supérieur est préférée. Par exemple, dans le titrage d'une solution d'hydroxyde de sodium avec des acides de poids équivalents différents. L'utilisation de l'acide avec le poids équivalent le plus élevé est recommandée.

-Dans l'utilisation de la masse d'un acide solide pouvant réagir avec l'hydroxyde de sodium, vous avez la possibilité de choisir entre trois acides solides: acide oxalique dihydraté, phtalate d'acide potassium et hydrogéniodate de potassium, avec des poids équivalents respectivement 63,04 g / eq, 204,22 g / eq et 389 g / eq.

Dans ce cas, on préfère utiliser de l'acide hydrogéniodate de potassium dans le titrage de l'hydroxyde de sodium, car comme il a un poids équivalent plus élevé, l'erreur relative commise lors de sa pesée est moindre.

Utilisation en analyse gravimétrique

Le poids équivalent est défini à sa manière dans cette technique d'analyse de substance. Ici, c'est la masse de précipité qui correspond à un gramme d'analyte. Il s'agit de l'élément ou du composé d'intérêt dans l'étude ou l'analyse en cours.

En gravimétrie, il est courant de citer les résultats des analyses en fraction de la masse de l'analyte, souvent exprimée en pourcentage.

Le facteur d'équivalence est expliqué comme un facteur numérique par lequel la masse du précipité doit être multipliée pour obtenir la masse de l'analyte, généralement exprimée en grammes.

Détermination gravimétrique du nickel

Par exemple, dans la détermination gravimétrique du nickel, le précipité qui le contient est du bis (diméthylglyoximate de nickel) d'une masse molaire de 288,915 g / mol. La masse molaire de nickel est de 58,6934 g / mol.

La masse molaire du précipité divisée par la masse molaire de nickel donne le résultat suivant:

288,915 g.mol ^-1 / 58,6934 g.mol ^-1 = 4,9224. Cela signifie que 4,9224 g du composé équivaut à 1 g de nickel; En d'autres termes, 4,9224 g du précipité contient 1 g de nickel.

Le facteur d'équivalence est calculé en divisant la masse molaire de nickel par la masse molaire du précipité qui le contient: 58,693 g.mol ^-1 / 288,915 g.mol ^-1 = 0,203151. Cela nous indique que par gramme de précipité contenant du nickel, il y a 0,203151 g de nickel.

Utilisations en chimie des polymères

En chimie des polymères, le poids équivalent d'un réactif de polymérisation est la masse du polymère qui a un équivalent de réactivité.

Il est particulièrement important dans le cas des polymères échangeurs d'ions: un équivalent d'un polymère échangeur d'ions peut échanger une mole d'ions mono-chargés; mais seulement une demi-mole d'ions doublement chargés.

Il est courant d'exprimer la réactivité d'un polymère comme l'inverse du poids équivalent, qui est exprimé en unités de mmol / g ou meq / g.

Comment le calculer? Exemples

-Poids équivalent d'un élément chimique

Il est obtenu en divisant son poids atomique par sa valence:

Peq = Pa / v

Il existe des articles qui n'ont qu'un seul poids équivalent et des articles qui peuvent en avoir 2 ou plus.

Poids équivalent de calcium

Poids atomique = 40 g / mol

Valence = +2

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

20 g / éq

Poids équivalent d'aluminium

Poids atomique = 27 g / mol

Valence = +3

Peq = 27 g.mol ^-1 / 3 éq.mol ^-1

9 g / éq

Poids équivalent nickel

Poids atomique = 58,71 g / mol

Valence = +2 et +3

Le nickel a deux poids équivalents correspondant au moment où il réagit avec la valence +2 et au moment où il réagit avec la valence +3.

Peq = 58,71 g.mol ^-1 / 2 éq.mol ^-1

29,35 g / éq

Peq = 58,71 g.mol ^-1 / 3 éq.mol ^-1

19,57 g / éq

-Poids équivalent d'un oxyde

Une façon de calculer le poids équivalent d'un oxyde consiste à diviser son poids moléculaire par le produit de valence du métal et l'indice du métal.

Peq = Pm / V S

Pm = poids moléculaire de l'oxyde.

V = valence du métal

S = indice du métal

Le produit V · S est appelé charge totale ou nette du cation.

Poids équivalent d'oxyde d'aluminium (Al

Poids moléculaire = Al (2 x 27 g / mol) + O (3 x 16 g / mol)

102 g / mol

Valence = +3

Indice = 2

Peq Al ₂ O ₃ = Pm / V S

Peq Al ₂ O ₃ = 102 g.mol ^-1 / 3 éqmol ^-1. deux

17 g / éq

Il existe un autre moyen de résoudre ce problème basé sur la stoechiométrie. Dans 102 g d'oxyde d'aluminium, il y a 54 grammes d'aluminium et 48 grammes d'oxygène.

Peq del Al = poids atomique / Valence

27 g.mol ^-1 / 3 éq.mol ^-1

9 g / éq

Sur la base du poids équivalent d'aluminium (9 g / éq), on calcule que dans 54 g d'aluminium, il y a 6 équivalents d'aluminium.

Puis à partir des propriétés des équivalents: 6 équivalents d'aluminium vont réagir avec 6 équivalents d'oxygène pour donner 6 équivalents d'oxyde d'aluminium.

Dans 102 g. d'oxyde d'aluminium il y a 6 équivalents.

Donc:

Petit d'Al ₂ O ₃ = 102 g / 6 eq

17 g / éq

-Poids équivalent d'une base

Le poids équivalent est obtenu en divisant son poids moléculaire par le nombre de groupes oxyhydryle (OH).

Poids équivalent d'hydroxyde ferreux, Fe (OH)

Poids moléculaire = 90 g / mol

Numéro OH = 2

Peq Fe (OH) ₂ = 90 g.mol ^-1 / 2 éq.mol ^-1

45 g / éq

-Poids équivalent d'un acide

En général, il est obtenu en divisant son poids moléculaire par le nombre d'hydrogène qu'il abandonne ou libère. Cependant, les acides polyrotoniques peuvent dissocier ou libérer leur H de diverses manières, de sorte qu'ils peuvent avoir plus d'un poids équivalent.

Poids équivalent d'acide chlorhydrique, HCl

Poids équivalent HCl = poids moléculaire / nombre d'hydrogène

Peq HCl = g.mol ^-1 / 1 éq.mol ^-1

36,5 g / éq

Poids équivalent d'acide sulfurique

L'acide sulfurique (H ₂ SO ₄) peut se dissocier de deux manières:

H ₂ SO ₄ => H ⁺ + HSO ₄ ^-

H ₂ SO ₄ => 2 H ⁺ + SO ₄ ^2-

Quand il libère un H ^+, son PE est:

Poids moléculaire = 98 g / mol

Peq = 98 g.mol ^-1 / 1 éq.mol ^-1

98 g / petit

Et quand vous sortez 2H ⁺:

Poids moléculaire = 98 g / mol

Peq = 98 g.mol ^-1 / 2 éq.mol ^-1

49 g / éq

Pour la même raison, l'acide phosphorique (H ₃ PO ₄) de poids moléculaire 98 g / mol, peut avoir jusqu'à trois poids équivalents: 98 g / eq, 49 g / eq et 32,67 g / eq.

-Poids équivalent d'un sel

Et enfin, le poids équivalent d'un sel peut être calculé en divisant son poids moléculaire par le produit de la valence du métal et de l'indice du métal.

PE = PM / V S

Sulfate ferrique Fe

Poids moléculaire = 400 g / mol

Valence du fer = +3 eq / mol

Indice de fer = 2

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

66,67 g / éq

Références

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2. Chimie inorganique. (sf). Détermination des poids équivalents d'oxydes. Récupéré de: fullquimica.com
3. Wikipédia. (2018). Poids équivalent. Récupéré de: en.wikipedia.org
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5. Ori, Jack. (30 avril 2018). Comment calculer le poids équivalent. Découvrir. Récupéré de: scaimer.com
6. Le poids équivalent d'un acide Partie 2: titrage de l'échantillon d'acide inconnu. (sf). Récupéré de: faculty.uml.edu
7. Bergstresser M. (2018). Poids équivalent: définition et formule. Étude. Récupéré de: study.com