化學當量意
--- 泛當量指化學方面的當量術。諸如 當量、克當量、當量濃度、酸鹼鹽當量、電化當量 等。
物質的當量及當量濃度
根據定組成定律,我們知道物質的組成總是一定的,例如組成水的氫和氧的重量比是1.008 : 8。各種物質彼此進行反應時,它們的重量比也總是一定的。
1、元素的當量
任何純淨的化合物都有固定的分子式。我們從化合物的分子式,可以看出化合物都是由一定數量的元素所組成。例如水,分子式是H2O,其中氫元素和氧元素的重量比為2.016 : 16即1.008 : 8。事實上通過水的合成或分解都能得到這樣的重量比。
再從元素間反應生成化合物來看,同樣也得出各元素間存在著一定數量比的關係。例如氫與氧化合生成水,氫與氯化合生成氯化氫,碳與氧化合生成二氧化碳,鎂與氧化合生成氧化鎂,從這些反應的化學方程式看,每兩種元素之間都有一個數量比的關係。
2H2 O2 = 燃燒 = 2H2O
1.008*2*2 16*2
=4.032 =32
氫與氧的重量比為4.032 : 32即1.008 : 8
又如鋅與鹽酸發生置換反應時
Zn 2HCl = ZnCl2 H2↑
65.4 2
由反應方程式可看出,65.4份重的鋅能從鹽酸里置換出2份重的氫,即32.7份重的鋅能置換出1份重的氫來。
因此,我們把任何一種元素與1份重(1.008份重通常可略成1)的氫或8份重的氧相化合,或從化合物中置換出此量的氫或氧時所需該元素的量,叫做元素的當量。
下面我們再比較一下元素的當量和元素的原子量的關係。
元素 氧 氯 碳 鎂 鋅
當量 8 35.5 3 12.15 32.7
原子量 16 35.5 12 24.3 65.4
化合價 2 1 4 2 2
可以看出,元素的原子量是元素當量的整數倍數,這個整數倍數恰等於該元素的化合價。
故 元素的當量 = 元素的原子量 / 元素的化合價(絕對值)
即元素的當量也就是該元素對它的1價所相當的重量。
運用這個公式,我們可以從原子量和化合價直接計算出元素的當量。例如鋁的原子量為27,其化合價為3,則鋁的當量 = 27 / 3 = 9。
2、化合物的當量
當元素化合時彼此間總有一個相當的量,各元素即按這個相當的量彼此化合或置換。下面研究化合物在參加反應時重量間的關係。從任何化學反應方程式看,反應物之間的克分子數總是一定的,因而它們的重量比也應是一定的。
通氫氣入受熱的氧化銅上,生成紫紅色的銅和水。
CuO H2=加熱=Cu H2O
63.6 16 1*2
=79.6 =2
氧化銅與氫的重量比為79.6 : 2即39.8 : 1,即和1份重氫反應的氧化銅重為39.8份重。39.8就是氧化銅的當量。
我們把某化合物和1當量的氫,或1當量的氧,或1當量的任何其他物質完全作用時所需要的量,叫做該化合物的當量。
下面再研究酸、鹼中和反應的基本數量關係。例如氫氧化鈉分別與鹽酸、硫酸反應。
NaOH HCl = NaCl H2O
1分子 1分子
23 16 1 1 35.5
=40 =36.5
2NaOH H2SO4=Na2SO4 2H2O
2分子 1分子
2(23 16 1) 1*2 32 16*4
=2*40 =98
即40 49
在上面兩個反應中,同樣是1個分子量(即40)氫氧化鈉,卻可以分別中和1個分子量(36.5)鹽酸,1/2個分子量(49)硫酸。這是什麼原因呢?這是因為鹽酸是一價酸,硫酸是二價酸,所以1個分子量的氫氧化鈉分別要與1個分子量鹽酸、1/2個分子量硫酸發生完全的反應。
由此可見鹼和不同的酸發生中和反應時,總是以一定重量比來進行反應的。這裡與40份重氫氧化鈉反應所需的鹽酸、硫酸分別為36.5份重、49份重,所以鹽酸、硫酸的當量分別為36.5和49。
我們再研究一下鹼與鹽的複分解反應。
2NaOH MgCl2=2NaCl Mg(OH)2↓
2分子 1分子
2*40 24 71
=95
即40 47.5
可以看出1個分子量(40)氫氧化鈉能與1/2個分子量(47.5)氯化鎂完全反應,所以氯化鎂的當量為47.5。
我們再比較一下化合物(酸、鹼、鹽)的分子量和當量,不難看出分子量是當量的整數倍這個倍數等於化合物分子中元素或根的正或負化合價總數的絕對值。
由此得出下列公式:
化合物的當量=化合物的分子量/正價或負價總數(絕對值)
可見化合物的當量也對一價(正價或負價的絕對值)所相當的重量。
運用這個公式,可以直接計算出化合物的當量來,例如求硫酸鋁的當量。
硫酸鋁Al2(S(O4)3 M=27*2 3(32 16*4)=342
故 硫酸鋁的當量為342/(3*2)=57。
因為許多元素彼此化合時,在不同條件下能生成幾種化合物。例如碳與氧完全燃燒生成二氧化碳,不完全燃燒則生成一氧化碳,所以根據這些不同化合物的分子組成或化合反應來計算,就有不同的當量數值,在CO2中碳與氧重量比為3 : 8,但在CO中碳與氧重量比為6 : 8,可見碳的當量分別為3和6。但是,無論如何,同一元素的各個不同的當量之間,總是互成簡單整數比。例如在CO2和CO中碳的當量比為3 : 6即1 : 2。
又如氯化鈉與濃硫酸反應,因溫度不同而發生不同的反應:
H2SO4 2NaCl= 500℃以上 =Na2SO4 2HCl↑ (1)
H2SO4 NaCl= 常溫 =NaHSO4 HCl↑ (2)
在(1)反應中和N(
)a(
)C
)l
)一個分子量(即58.5)反應,需H2SO41/2個分子量(即49),而第(2)反應中和一個分子量N
)aCl(即58.5)反應需硫酸1個分子量(98)。可見前者硫酸的當量為49,後者則為98。所以物質的當量必須從實際出發,對具體反應情況作具體分析,進行計算,不能硬套公式。
3、物質的克當量和克當量數
物質或元素的當量是一個比值,是一個不名數。為了使用方便,也和克分子量一樣,在生產或科研上常用克為單位表示當量。元素或化合物的當量,以克為單位來表示,則此一定的量,叫做元素或化合物的克當量。克當量一般以E來表示。
例如 硫酸鈉Na2(S
)O4)M=23*2 32 16*4=142,
故 E Na2(S
O4)=142克/2=71克。
一克當量的硫酸鈉是71克重,10克當量的硫酸鈉為71*10=710克,0.1克當量硫酸鈉應為71*0.1=7.1克。可見物質的克當量可以是1個或10個或0.1個等等整數或小數倍。我們把元素或物質的克當量的多少或克當量的個數叫做克當量數。
根據上面計算,可見克當量與克當量數之間有以下關係:
克當量 * 克當量數 = 物質的重量克數
由於元素或化合物的克當量可以從元素的原子量和物質的分子量推算出來都是一個定數,因此根據以上公式,我們可以進行克當量數和物質重量克數的互算。
4、當量定律
上面已經學到,1當量的氫只能和1當量的氧或1當量的氯化合,1當量的氫氧化鈉只能和1當量的鹽酸、1當量的硫酸、1當量的磷酸發生中和反應,1克當量的元素只能與1克當量的其它元素化合,1克當量的鹼只能與1克當量的酸中和。可見當兩種元素或化合物發生完全反應時,它們的克當量數一定相同。這就叫做當量定律。
用克當量來研究物質發生化學反應時的重量關係,甚為簡便,因任何物質間只要克當量數相等就可以完全進行反應。但是物質間反應時它們的克分子數卻沒有這種關係,氫氧化鈉與鹽酸反應,其克分子數是1 : 1關係,但氫氧化鈉與硫酸、磷酸反應,其克分子數則分別為2 : 1和3 : 1,所以生產和科研上常用克當量來表示反應物之間的重量關係。
根據當量定律,可以計算元素或化合物的克當量。
5、當量濃度
以克作單位,在數值上等於化合物的當量,這一定重量叫做化合物的一個克當量(克當量)。
例如,HCl的當量為36.5/1=36.5,則36.5克為HCl的一個克當量。
又如,H2SO4的當量為98/2=49,則49克為H2SO4的一個克當量。
再如,H3PO4的當量為98/3=32.7,則32.7克為H3PO4的一個克當量。
用1升溶液中含有溶質的克當量數來表示的濃度叫做當量濃度(用N表示)。
例如,1升溶液中含有硫酸49克(即1個克當量)則其當量濃度為1N。
又如,1升溶液中含有硫酸98克(即2個克當量)則其當量濃度為2N。
再如,1升溶液中含有硫酸24.5克(即0.5個克當量)則其當量濃度為0.5N。
前以敘述,當兩種物質完全作用時,它們的克當量數相等。這就是當量定律。
如果反應在溶液中進行,當兩種溶液恰好完全作用時,那么這兩種溶液中所含溶質的克當量數也必然相等。
設 N1為第一種溶液的當量濃度
N2為第二種溶液的當量濃度
當兩種溶液中的溶質完全作用時,用去第一種溶液為V1升,第二種溶液為V2升。
那么V1N1為第一種溶液V1升中所含溶質的克當量數,V2N2為第二種溶液V2升中所含溶質的克當量數。
即有 V1N1=V2N2
這個公式在生產實踐和科學實驗中常用來進行計算溶液之間反應時所需溶液的體積,溶液的當量濃度,以及溶質的重量。
熱功當量意
---指熱量與功的單位之間的數量關係, 熱功當量的單位有焦耳/卡、千克力*米/千卡等。
TNT當量意
---常用於核爆炸時所釋放能量與TNT炸藥爆炸能量的比較。
詞意
科學技術上指與某標準數量相對應的某個數量,如化學當量、熱功當量、核裝置的TNT當量——《現漢》