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當量和當量定律


銅臭 / 2022-07-06

 當量的概念、各種化合物當量的計算及當量定律在分析化學計算中極其重要，能使計算大為簡化，在進行溶液濃度的計算中也常要用到，必須熟練掌握。

一、化合物的當量
  在化學反應中，物質(zhì)總是以一定的重量比例進行反應。以酸堿反應為例:
  HCI + NaOH= NaCl+ H?O
  H?SO?+ 2NaOH= Na?SO?+ 2H?O
  H?PO? + 3NaOH= Na?PO? + 3H?O
  上面的反應式，1 摩爾(定義見“摩爾濃度”一節(jié)) HCl與1摩爾NaOH作用，而1摩爾H?SO?需NaOH?摩爾，1摩 爾H?PO?需NaOH3摩爾，即化合物相互作用時它們的摩爾數(shù)不相等。為表示化合物相互作用時的數(shù)量關(guān)系，引入當量的概念。“當量”即化合物相互作用時彼此相當?shù)牧?。酸堿反應的實質(zhì)是酸分子中的氫離子和堿分子中的氫氧離子相互反應生成水，即一個氫離子和一個氫氧離子作用。所以當HCI、H?SO?和H?PO?與NaOH完全反應時，所需NaOH的OH?數(shù)分別為1, 2, 3。因此化學上在討論化合物相互反應的重量關(guān)系時，就以1.008份重量單位的氫作為標準。這樣對某種物質(zhì)來說就可以找出一個數(shù)值表示它們和1.008份重量氫相反應時的重量關(guān)系。這些重量關(guān)系稱為當量。某元素或化合物的當量以克為單位表示就是該元素或化合物的克當量，如果以毫克表示即為該元素或化合物的毫克當量。
  1.酸堿當量
  在酸堿反應中，一種物質(zhì)的酸堿當量取決于它在反應中給出或接受的H?數(shù)目。如以E代表物質(zhì)的克當量，M代表1摩爾物質(zhì)量(克分子量或克式量)，n代表1摩爾物質(zhì)給出或接受H?數(shù)目。則:

  H?PO?是一個三元酸，它的克當量必須根據(jù)具體的酸堿反應來確定。


  可見多元酸堿的克當量不是固定不變的，同一種物質(zhì)在不同的反應中有不同的克當量。要根據(jù)反應進行的程度來確定。
  鹽類的克當量，可以根據(jù)它們與酸堿反應時交換的H?或OH?的數(shù)目來確定。

  因此，確定鹽類的克當量同樣也必須根據(jù)具體的反應。
  2.氧化還原當量
  在氧化還原反應中，物質(zhì)的氧化還原當量可根據(jù)反應中的電子得失或氧化值的變化數(shù)來確定。
E=M/n
  式中E-氧化劑或還原劑的當量;
         M-氧化劑或還原劑的式量(分子量、原子量或離子量);
         n-1個分子、原子或離子的氧化劑或還原劑在反應中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)或氧化數(shù)的改變值。
  計算氧化還原當量時，必須根據(jù)反應實際情況來決定。
  例1在酸性溶液中KMnO?與Na?C?O?作用，計算KMnO?和Na?C?O?的當量。

  例2在酸性溶液中K?Cr?O?與Fe²?作用，計算K?Cr?O?, Fe, FeSO?. (NH) ?SO?.6H?O的當量。


  在此反應中，每個Cr?O?²?得到6個電子，每個Fe²?失去1 個電子，因此:

  例3 I?與Na?S?O?作用，計算I?和Na?S?O?的當量。


  例4 I?與AsO?³?一作用，計算As?O?的當量。
  在此反應中，每個AsO?³?中的As失去2個電子，而在As?O?分子中含有2個As,所以每個As?O?相當于2個As?O?²?，則1個As?O?分子在反應中應失去4個電子，n=4。

  例5在酸性溶液中，KIO?與KI作用，計算KIO?的當量。

  在此反應中，每1個IO??中的I,氧化數(shù)由+ 5改變到-1, n =6


  例6計算KHC?O?,+H?O作為酸式鹽和作為還原劑時的克當量。

二、克當量數(shù)和毫克當量數(shù)
  克當量數(shù)是物質(zhì)的重量(克) 與該物質(zhì)1 克當量重量之比 值，稱為克當量數(shù)。以W代表物質(zhì)的重量(克)， E代表物質(zhì)的 克當量(克)， 則一定量物質(zhì)的克當量數(shù)可用下式表示:
克當量數(shù)=W/E
  毫克當量數(shù)是物質(zhì)的重量(克)， 與該物質(zhì)1毫克當量重量的比值，稱為毫克當量數(shù)。克當量的千分之一為毫克當量。因此:
毫克當量數(shù)=W/E×1000
  例求20克H?SO?在中和反應中克當量數(shù)和毫克當量數(shù)。

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