חוק שוויון

במילון הגדול, המילה המקבילה (בלטינית נשמעת כמו aequivalens) מוסברת כמשהו שווה ערך, שווה ערך או שווה ערך אחר, אשר יכול לחלוטין להחליף אותו. בכימיה, חוק שוויון (המשמש מאז סוף המאה ה -18, למד בבית הספר, מיושם על ידי כימאים וביולוגים של מדינות שונות בתיאוריה ובפרקטיקה) קובע כי כל הכימיקלים נכנסים לתגובות בכמויות יחסית למקבילות שלהם. החוק נפתח על ידי הכימאי הגרמני IV ריכטר, שעבודותיו במשך זמן רב לא היו ידועות. בעבודתו של שלושה כרכים, שפורסם בין 1792 ו 1794 תחת הכותרת "ההתחלות של Stoichiometry, או את הדרך של מדידת יסודות כימיים," המדען הראה כי הכימיקלים מגיבים בפרופורציה קפדנית. הוא גם הציג מונח כגון "stoichiometry". עכשיו זה קטע שלם של כימיה, המתאר את היחס של ריאגנטים נכנס אינטראקציה כימית.

ריכטר היה הראשון בעבודותיו לצטט משוואות תגובה כמותיות. הם תנאי מותנה המכיל מידע איכותי וכמותי על התהליכים המתרחשים במהלך האינטראקציה של חומרים כימיים שונים הנקראים ריאגנטים. כבר המדע האלכימי, מדענים השתמשו בסמלים שונים כדי לציין אלמנטים פשוטים, מאוחר יותר התגלו נוסחאות של חומרים מורכבים (המורכב מכמה אלמנטים). אבל רק ריצ'ר (בהשפעת מורו ופילוסוף עמנואל קאנט, שטען כי ענפים מסוימים של מדעי הטבע מכילים מדע אמיתי כמו שיש מתמטיקאים בו) המשמשים את התזה נוסחאות כימיות ואת המושג "stoichiometry", תיאר את המשוואות הכמותיות של התגובה וגילה את חוק השוואות. הנוסחה המבטאת את זה ניתן לכתוב: E2 • m1 = E1 • m2. כאשר m1 ו- m2 הם המוני החומרים "1" ו- "2" שהגיבו, ו- E1 ו- E2 הם המקבילה שלהם לכימיקלים.

כדי להבין את חוק השוויון, יש צורך להבהיר כי המקבילה היא כמות מותנית או אמיתית של חומר שיכול לצרף קטיון מימן בתגובות בסיס חומצה או אלקטרון כתוצאה של תגובות הפחתת חמצון. המסה הדומה היא המסה של שווה ערך אחד. הוא האמין כי 1 המקבילה של החומר מגיב (או מחליף) עם 1 גרם של מימן או עם 8 גרם של חמצן, או 35.5 גרם של כלור. בפועל, לכמות החומר שבמקרים רבים יש ערך קטן מאוד, ולכן נהוג לבטא אותו בשומות. 1 השומה מכילה מספר קבוע של חלקיקים (אטומים, יונים או מולקולות), היא שווה למספר אבגדרו: NA = 6,02214179 (30) · 1023. המסה של שומה אחת של חומר, המתבטאת בגרמים, שווה באופן מספרי למסה שלה ביחידות אטומיות של מסה.

בהתבסס על חוק השוויון, ניתן לטעון כי עם טיטרציה של חומצה בסיס על פי משוואת התגובה: KOH + HCl → KCl + H2O, כתוצאה של אינטראקציה של 1 שומה של אשלגן הידרוקסיד עם 1 שומה של חומצה הידרוכלורית, 1 שומה של מלח, שנקרא כלוריד אשלגן, ושומה אחת של מים. כלומר, המסה המקבילה של אשלגן הידרוקסיד שווה ל- E KOH = 39 + 16 + 1 = 56 גרם, חומצה הידרוכלורית - E HCl = 1 + 35 = 36 גרם, אשלגן כלורי - E KCl = 39 + 35 = 74 גרם, מים - E H2O = 1 • 2 + 16 = 18 גרם כדי לנטרל לחלוטין 56 גרם של הידרוקסיד אשלגן, 36 גרם של חומצה הידרוכלורית יש צורך. התוצאה היא 74 גרם של אשלגן כלורי ו 18 גרם של מים. אבל מאז נקבע על פי החוק כי ההמונים של חומרים שהגיבו הם פרופורציונליים מקביליהם, לדעת את כמות מגיב אחד, ניתן לחשב כמה מגיב השני מגיב או לחשב את התשואה של המוצר.

לדוגמה, כמה אשלגן כלוריד יתקבל אם ידוע כי 100 גרם של הידרוקסיד אשלגן כבר ניטרל לחלוטין על ידי חומצה הידרוכלורית? לפי חוק שוויון, אנו יכולים לכתוב: 56 mKCl = 74 • 100. אז mKCl = (74 • 100) / 56 = 132 גרם חומצה הידרוכלורית לנטרל 100 הידרוקסיד אשלגן ידרוש 64 גרם אם 100 גרם של הידרוקסיד אשלגן מנוטרלת עם חומצה גופרתית: 2KOH + H2SO4 → K2SO4 + 2H2O, זה ידרוש כמות שונה לחלוטין של חומצה. כפי שצוין על ידי מקדמי stoichiometric של תגובה זו, 1 שומה של חומצה גופרתית מגיב עם 2 שומות של אשלגן הידרוקסיד, וכתוצאה מכך 1 שומה של אשלגן גופרתי ו 2 שומות של מים יתקבלו. בידיעה כי ההמונים של החומרים שהגיבו הם פרופורציונליים להמונים שווים, אנחנו יכולים לכתוב: 2 • 56 • mH2SO4 = 98 • 100, ואז לנטרל 100 הידרוקסיד אשלגן, mH2SO4 = 88 גרם חומצה גופרתית נדרשת. במקרה זה, 155 גרם של אשלגן גופרתי נוצרים. כמות המים ששוחררו כתוצאה מנטרול של 100 גרם של הידרוקסיד אשלגן על ידי חומצה הידרוכלורית או חומצה גופרתית יהיה זהה ושווה 32 גרם.

החלת חוק כימיה מקבילה (אנליטי, אנאורגני, אורגני, וכו ') לחקר חומרים וניסויים אחרים המבוססים על חישוב מאזן של תגובות כימיות. בנוסף, נעשה בו שימוש (להרכבת יתרות חומריות) בתכנון והפעלה של מעבדות, פיילוטים או מפעלי תעשייה המיועדים לסינתזה של כימיקלים. הם משמשים כל הזמן על ידי מומחים במעבדות כימיות, רפואיות, ביולוגיות, סניטריות אפידמיולוגיות, כפי שהיא בבסיס נוסחאות המשמשים לחישוב תוצאות בדיקה רבות.