समतुल्य वजन: इसका उपयोग और इसकी गणना कैसे करें (उदाहरण के साथ) - रसायन विज्ञान - 2025

बराबर वजन एक पदार्थ की (पीई) है जो कि एक रासायनिक प्रतिक्रिया में भाग लेता है, और एक अनुमापन के लिए आधार के रूप में प्रयोग किया जाता है। प्रतिक्रिया के प्रकार के आधार पर, इसे एक या दूसरे तरीके से परिभाषित किया जा सकता है।

एसिड-बेस प्रतिक्रियाओं के लिए, पीई एच ⁺ (1.008 ग्राम) के एक तिल के साथ आपूर्ति या प्रतिक्रिया करने के लिए आवश्यक पदार्थ के ग्राम में वजन है; रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के लिए, पदार्थ के ग्राम में वजन जो इलेक्ट्रॉनों के एक तिल के साथ आपूर्ति या प्रतिक्रिया करने के लिए आवश्यक है।

स्रोत: एम.मिंदरौद (अमादा44 द्वारा श्वेत पृष्ठभूमि), विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से

वर्षा या जटिल प्रतिक्रियाओं के लिए, एक मोनोवैलेन्ट केशन के एक मोल के साथ आपूर्ति या प्रतिक्रिया करने के लिए आवश्यक पदार्थ का वजन, एक डायवलेंट केशन का 1/2 मोल, एक ट्राइसेन्ट केशन का 1/3 तिल । और इसी तरह।

हालांकि यह पहली बार में थोड़ा जटिल लग सकता है, कुछ पदार्थ हमेशा उसी तरह से रासायनिक व्यवहार करते हैं; इसलिए, पीई के मामलों को देखते हुए सीखना मुश्किल नहीं है।

समतुल्य भार की उत्पत्ति

जॉन डाल्टन (1808) ने द्रव्यमान की इकाई के रूप में हाइड्रोजन के बराबर वजन का प्रस्ताव दिया। हालाँकि, इस दृष्टिकोण पर कई आपत्तियाँ आईं। उदाहरण के लिए, यह नोट किया गया कि अधिकांश तत्वों ने सरल यौगिकों (XH) बनाने के लिए हाइड्रोजन के साथ सीधे प्रतिक्रिया नहीं की।

इसके अलावा, विभिन्न ऑक्सीकरण राज्यों के साथ तत्व, उदाहरण के लिए, परमैंगनेट, एक से अधिक समान वजन वाले होते हैं। इससे द्रव्यमान की एक इकाई के रूप में बराबर वजन को स्वीकार करना मुश्किल हो गया।

दिमित्री मेंडेलीव (1869) द्वारा अपनी आवर्त सारणी की प्रस्तुति, जिसमें तत्वों के रासायनिक गुण उनके परमाणु भार के क्रमबद्ध क्रम से संबंधित थे, ने उन लोगों द्वारा एक मजबूत तर्क का गठन किया, जिन्होंने समतुल्यता के उपयोग को एक इकाई के रूप में उपयोग करने पर आपत्ति जताई थी। द्रव्यमान।

वास्तव में, "समतुल्य" शब्द का उपयोग करने की कोई आवश्यकता नहीं है, क्योंकि मोल्स के संदर्भ में कोई भी स्टोइकोमेट्रिक गणना की जा सकती है। हालांकि, इस शब्द का अक्सर उपयोग किया जाता है और इसे अनदेखा नहीं किया जाना चाहिए।

सुविधा के लिए, शब्द "समतुल्य" पेश किया गया था: किसी भी एसिड के बराबर किसी भी आधार के साथ प्रतिक्रिया करता है; किसी भी ऑक्सीकरण एजेंट के एक बराबर किसी भी कम करने वाले एजेंट के एक समकक्ष के साथ प्रतिक्रिया करता है, आदि।

अनुप्रयोग

सामान्य रसायन शास्त्र में उपयोग करें

धातु

तत्वों और रासायनिक यौगिकों में पीई का उपयोग इसके दाढ़ द्रव्यमान के उपयोग से बदल दिया गया है। मुख्य कारण तत्वों और यौगिकों के अस्तित्व में एक समान वजन से अधिक है।

उदाहरण के लिए, 55.85 g / mol के परमाणु भार के साथ एक तत्व लोहा (Fe) के दो मान हैं: +2 और +3। इसलिए, इसके दो समतुल्य वजन हैं: जब यह वैलेंस +2 के साथ काम करता है तो इसका समतुल्य वजन 27.93 g / eq होता है; जबकि, वैलेंस +3 का उपयोग करते समय, इसका बराबर वजन 18.67 g / eq है।

बेशक, कोई Fe के समतुल्य वजन के अस्तित्व की बात नहीं कर सकता है, लेकिन Fe के परमाणु भार के अस्तित्व को इंगित किया जा सकता है।

एसिड

फॉस्फोरिक एसिड का आणविक भार 98 ग्राम / मोल होता है। जब यह एसिड H ⁺ H ₂ PO ₄ ^- में अलग हो जाता है, तो इसका 98 ग्राम / eq के बराबर वजन होता है, क्योंकि यह H ⁺ का 1 मोल जारी करता है । यदि फॉस्फोरिक एसिड H ⁺ + HPO ₄ ^2– में अलग हो जाता है, तो इसका समतुल्य वजन (98 g.mol ^-1) / (2eq / mol ^-1) = 49 g / eq है। इस पृथक्करण में, एच ₃ पीओ ₄ एच ^{+ के} 2 मोल जारी करता है ।

हालांकि यह जलीय माध्यम में अनुमेय नहीं है, एच ₃ पीओ ₄ 3 एच ⁺ + पीओ ₄ ^3– में अलग हो सकता है । इस मामले में, बराबर वजन (98 g.mol ^-1) / (3 e.m.mol ^-1) = 32.7 g / eq है। H ₃ PO ₄ इस मामले में H ^{+ के} 3 मोल्स बचाता है ।

तो, फॉस्फोरिक एसिड में 3 बराबर वजन होता है। लेकिन यह एक अलग मामला नहीं है, इसलिए, उदाहरण के लिए, सल्फ्यूरिक एसिड में दो बराबर वजन और कार्बोनिक एसिड भी होते हैं।

वॉल्यूमेट्रिक विश्लेषण में उपयोग करें

-इसमें उन त्रुटियों को कम करें जो वजन वाले पदार्थों की कार्रवाई के दौरान हो सकती हैं, विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में अधिक समतुल्य भार वाले पदार्थ का उपयोग पसंद किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक सोडियम हाइड्रॉक्साइड समाधान के अनुमापन में विभिन्न समतुल्य भार के एसिड के साथ। उच्चतम समकक्ष वजन वाले एसिड के उपयोग की सिफारिश की जाती है।

-एक ठोस एसिड के द्रव्यमान का उपयोग जो सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है, आपके पास तीन ठोस अम्लों के बीच चयन करने का विकल्प होता है: ऑक्सालिक एसिड डाइहाइड्रेट, पोटेशियम एसिड फ़ेथलेट और पोटेशियम हाइड्रोजिनेट, समतुल्य भार के साथ। क्रमशः 63.04 g / eq, 204.22 g / eq और 389 g / eq।

इस मामले में, सोडियम हाइड्रॉक्साइड के अनुमापन में पोटेशियम हाइड्रोजिनेट एसिड का उपयोग करना पसंद किया जाता है, क्योंकि इसमें अधिक समतुल्य वजन होता है, वजन कम होने पर यह सापेक्ष त्रुटि हो जाती है।

गुरुत्वाकर्षण विश्लेषण में उपयोग करें

इस पदार्थ विश्लेषण तकनीक में बराबर वजन को अपने तरीके से परिभाषित किया गया है। यहाँ, यह अवक्षेप का द्रव्यमान है जो विश्लेषण के एक ग्राम से मेल खाती है। यह अध्ययन या विश्लेषण में रुचि का तत्व या यौगिक है जिसे किया जा रहा है।

गुरुत्वाकर्षण में, विश्लेषण के द्रव्यमान के एक अंश के रूप में विश्लेषण के परिणामों को उद्धृत करना आम है, जिसे अक्सर प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है।

समतुल्य कारक को एक संख्यात्मक कारक के रूप में समझाया जाता है जिसके द्वारा विश्लेषण के द्रव्यमान को प्राप्त करने के लिए अवक्षेप के द्रव्यमान को गुणा किया जाना चाहिए, जिसे आमतौर पर ग्राम में व्यक्त किया जाता है।

निकल का ग्रेविमीट्रिक निर्धारण

उदाहरण के लिए, निकेल के ग्रेविमिट्रिक निर्धारण में, इसमें शामिल होने वाला वेग 288.915 ग्राम / मोल के दाढ़ द्रव्यमान वाला बीआईएस (निकल डिमेथिलग्लॉक्सिमेट) है। निकल का दाढ़ द्रव्यमान 58.6934 ग्राम / मोल है।

निकोल के दाढ़ द्रव्यमान द्वारा विभाजित अवक्षेप का दाढ़ द्रव्यमान निम्नलिखित परिणाम उत्पन्न करता है:

288.915 g.mol ^-1 / 58.6934 g.mol ^-1 = 4.9224। इसका अर्थ है कि यौगिक का 4.9224 ग्राम 1 ग्राम निकल के बराबर होता है; या दूसरे शब्दों में, वेग के 4.9224 ग्राम में 1 ग्राम निकल होता है।

समतुल्य कारक की गणना अवक्षेप के दाढ़ द्रव्यमान द्वारा निकल के दाढ़ द्रव्यमान को विभाजित करके की जाती है जिसमें यह शामिल है: 58.693 g.mol ^-1 / 288.915 g.mol ^-1 = 0.203151। यह हमें बताता है कि निकेल-युक्त उप-ग्राम के प्रति ग्राम निकेल का 0.203151 ग्राम है।

बहुलक रसायन में उपयोग

बहुलक रसायन विज्ञान में, एक पोलीमराइज़ेशन अभिकर्मक के बराबर वजन बहुलक का द्रव्यमान होता है जिसमें एक प्रतिक्रियात्मकता का एक समतुल्य होता है।

आयन एक्सचेंज पॉलिमर के मामले में यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है: आयन एक्सचेंज पॉलीमर के बराबर एक मोनोक्रॉइड आयनों के एक मोल का आदान-प्रदान कर सकता है; लेकिन दोगुने आवेश वाले आयनों का केवल आधा तिल।

एक बहुलक की प्रतिक्रिया को समान भार के व्युत्क्रम के रूप में व्यक्त करना आम है, जो mmol / g या meq / g की इकाइयों में व्यक्त किया जाता है।

इसकी गणना कैसे करें? उदाहरण

-एक रासायनिक तत्व के बराबर वजन

यह अपने परमाणु भार को इसकी वैलेंस द्वारा विभाजित करके प्राप्त किया जाता है:

पीक = पा / वी

ऐसे आइटम हैं जिनमें केवल एक समतुल्य वजन है और वे आइटम जिनमें 2 या अधिक हो सकते हैं।

कैल्शियम का बराबर वजन

परमाणु भार = 40 ग्राम / मोल

वेलेंसिया = 2

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

20 ग्राम / इक

एल्यूमीनियम का बराबर वजन

परमाणु भार = 27 ग्राम / मोल

वेलेंसिया = +3

Peq = 27 g.mol ^-1 / 3 eq.mol ^-1

9 जी / ईक

निकेल बराबर वजन

परमाणु भार = 58.71 ग्राम / मोल

वेलेंसिया = +2 और +3

जब यह वैलेंस +2 के साथ प्रतिक्रिया करता है और जब यह वेलेंस +3 के साथ प्रतिक्रिया करता है तब निकेल के दो समतुल्य वजन होते हैं।

Peq = 58.71 g.mol ^-1 / 2 eq.mol ^-1

29.35 g / eq

Peq = 58.71 g.mol ^-1 / 3 eq.mol ^-1

19.57 g / eq

-एक ऑक्साइड के बराबर वजन

एक ऑक्साइड के बराबर वजन की गणना करने का एक तरीका धातु के वैलेंस उत्पाद और धातु की उपधारा द्वारा अपने आणविक भार को विभाजित करना है।

पीक = पीएम / वी एस

Pm = ऑक्साइड का आणविक भार।

धातु की धातु

एस = धातु का सबस्क्रिप्ट

उत्पाद V · S को कुल या शुद्ध आवेश के रूप में संदर्भित किया जाता है।

एल्यूमीनियम ऑक्साइड के बराबर वजन (अल।)

आणविक भार = अल (2 x 27 g / mol) + O (3 x 16 g / mol)

102 ग्राम / मोल

वेलेंसिया = +3

सदृश = २

पीक अल ₂ ओ ₃ = पीएम / वी एस

Peq Al ₂ O ₃ = 102 g.mol ^-1 / 3 eqmol ^-1 । दो

17 ग्राम / ईक

स्टोइकोमेट्री पर आधारित इस समस्या को हल करने का एक और तरीका है। एल्यूमीनियम ऑक्साइड के 102 ग्राम में 54 ग्राम एल्यूमीनियम और 48 ग्राम ऑक्सीजन होते हैं।

पेक डेल अल = परमाणु भार / वालेंसिया

27 g.mol ^-1 / 3 eq.mol ^-1

9 जी / ईक

एल्यूमीनियम के बराबर वजन (9 g / eq) के आधार पर, यह गणना की जाती है कि एल्यूमीनियम के 54 ग्राम में एल्यूमीनियम के 6 समकक्ष हैं।

फिर समतुल्य के गुणों से: एल्यूमीनियम के 6 समकक्ष ऑक्सीजन के 6 समकक्षों के साथ प्रतिक्रिया करेंगे और एल्यूमीनियम ऑक्साइड के 6 समकक्ष देंगे।

102 ग्राम में। एल्यूमीनियम ऑक्साइड के 6 समतुल्य हैं।

इस प्रकार:

Al ₂ O ₃ = 102 g / 6 eq का छोटा

17 ग्राम / ईक

एक आधार का -विशेष भार

ऑक्सीलहाइड्रील समूहों (OH) की संख्या से इसके आणविक भार को विभाजित करके बराबर वजन प्राप्त किया जाता है।

फेरस हाइड्रॉक्साइड का बराबर वजन, Fe (OH)

आणविक भार = 90 ग्राम / मोल

ओएच नंबर = २

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

45 ग्राम / इक

-एक एसिड के बराबर वजन

सामान्य तौर पर, यह अपने आणविक भार को हाइड्रोजन की संख्या से विभाजित करके प्राप्त किया जाता है जो इसे छोड़ता है या रिलीज करता है। हालांकि, पॉलीरोटोनिक एसिड विभिन्न तरीकों से अपने एच को अलग कर सकते हैं या छोड़ सकते हैं, इसलिए उनके पास एक से अधिक समान वजन हो सकते हैं।

हाइड्रोक्लोरिक एसिड के बराबर वजन, एचसीएल

एचसीएल बराबर वजन = आणविक भार / हाइड्रोजन की संख्या

Peq HCl = g.mol ^-1 / 1 eq.mol ^-1

36.5 ग्राम / इक

सल्फ्यूरिक एसिड के बराबर वजन

सल्फ्यूरिक एसिड (H ₂ SO ₄) दो तरीकों से अलग हो सकता है:

एच ₂ एसओ ₄ => एच ⁺ + एचएसओ ₄ ^-

एच ₂ एसओ ₄ => 2 एच ⁺ + एसओ ₄ ^2-

जब वह H ^{+ को} जारी करता है तो उसका PE है:

आणविक भार = 98 ग्राम / मोल

Peq = 98 g.mol ^-1 / 1 eq.mol ^-1

98 ग्राम / छोटा

और जब आप 2H ⁺ जारी करते हैं:

आणविक भार = 98 ग्राम / मोल

Peq = 98 g.mol ^-1 / 2 eq.mol ^-1

49 g / eq

इसी कारण से, आणविक भार 98 ग्राम / मोल का फॉस्फोरिक एसिड (H ₃ PO ₄), तीन बराबर वजन: 98 g / eq, 49 g / eq और 32.67 g / eq हो सकता है।

-एक नमक का संतुलित वजन

और अंत में, एक नमक के समतुल्य वजन की गणना उसके आणविक भार को धातु की शुद्धता और धातु की उपधारा द्वारा विभाजित करके की जा सकती है।

पीई = पीएम / वी एस

फेरिक सल्फेट फे

आणविक भार = 400 ग्राम / मोल

आयरन वैलेंस = +3 eq / मोल

लोहे की सबस्क्रिप्ट = २

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

66.67 g / eq

संदर्भ

1. डे, आरए जेआर। और अंडरवुड, एएल मात्रात्मक विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान। 5 वें ^से अंग्रेजी संस्करण में अनुवाद । संपादकीय अप्रेंटिस हॉल Interamericana
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