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当量和当量定律


铜臭 / 2022-07-06

 当量的概念、各种化合物当量的计算及当量定律在分析化学计算中极其重要，能使计算大为简化，在进行溶液浓度的计算中也常要用到，必须熟练掌握。

一、化合物的当量
  在化学反应中，物质总是以一定的重量比例进行反应。以酸碱反应为例:
  HCI + NaOH= NaCl+ H₂O
  H₂SO₄+ 2NaOH= Na₂SO₄+ 2H₂O
  H₃PO₄ + 3NaOH= Na₃PO₄ + 3H₂O
  上面的反应式，1 摩尔(定义见“摩尔浓度”一节) HCl与1摩尔NaOH作用，而1摩尔H₂SO₄需NaOH₂摩尔，1摩 尔H₃PO₄需NaOH3摩尔，即化合物相互作用时它们的摩尔数不相等。为表示化合物相互作用时的数量关系，引入当量的概念。“当量”即化合物相互作用时彼此相当的量。酸碱反应的实质是酸分子中的氢离子和碱分子中的氢氧离子相互反应生成水，即一个氢离子和一个氢氧离子作用。所以当HCI、H₂SO₄和H₃PO₄与NaOH完全反应时，所需NaOH的OH⁻数分别为1, 2, 3。因此化学上在讨论化合物相互反应的重量关系时，就以1.008份重量单位的氢作为标准。这样对某种物质来说就可以找出一个数值表示它们和1.008份重量氢相反应时的重量关系。这些重量关系称为当量。某元素或化合物的当量以克为单位表示就是该元素或化合物的克当量，如果以毫克表示即为该元素或化合物的毫克当量。
  1.酸碱当量
  在酸碱反应中，一种物质的酸碱当量取决于它在反应中给出或接受的H⁺数目。如以E代表物质的克当量，M代表1摩尔物质量(克分子量或克式量)，n代表1摩尔物质给出或接受H⁺数目。则:

  H₃PO₄是一个三元酸，它的克当量必须根据具体的酸碱反应来确定。


  可见多元酸碱的克当量不是固定不变的，同一种物质在不同的反应中有不同的克当量。要根据反应进行的程度来确定。
  盐类的克当量，可以根据它们与酸碱反应时交换的H⁺或OH⁻的数目来确定。

  因此，确定盐类的克当量同样也必须根据具体的反应。
  2.氧化还原当量
  在氧化还原反应中，物质的氧化还原当量可根据反应中的电子得失或氧化值的变化数来确定。
E=M/n
  式中E-氧化剂或还原剂的当量;
         M-氧化剂或还原剂的式量(分子量、原子量或离子量);
         n-1个分子、原子或离子的氧化剂或还原剂在反应中转移的电子数或氧化数的改变值。
  计算氧化还原当量时，必须根据反应实际情况来决定。
  例1在酸性溶液中KMnO₄与Na₂C₂O₄作用，计算KMnO₄和Na₂C₂O₄的当量。

  例2在酸性溶液中K₂Cr₂O₇与Fe²⁺作用，计算K₂Cr₂O₇, Fe, FeSO₄. (NH) ₂SO₄.6H₂O的当量。


  在此反应中，每个Cr₂O₇²⁻得到6个电子，每个Fe²⁺失去1 个电子，因此:

  例3 I₂与Na₂S₂O₃作用，计算I₂和Na₂S₂O₃的当量。


  例4 I₂与AsO₃³⁻一作用，计算As₂O₃的当量。
  在此反应中，每个AsO₃³⁻中的As失去2个电子，而在As₂O₃分子中含有2个As,所以每个As₂O₃相当于2个As₂O₃²⁻，则1个As₂O₃分子在反应中应失去4个电子，n=4。

  例5在酸性溶液中，KIO₃与KI作用，计算KIO₃的当量。

  在此反应中，每1个IO₃⁻中的I,氧化数由+ 5改变到-1, n =6


  例6计算KHC₂O₄,+H₂O作为酸式盐和作为还原剂时的克当量。

二、克当量数和毫克当量数
  克当量数是物质的重量(克) 与该物质1 克当量重量之比 值，称为克当量数。以W代表物质的重量(克)， E代表物质的 克当量(克)， 则一定量物质的克当量数可用下式表示:
克当量数=W/E
  毫克当量数是物质的重量(克)， 与该物质1毫克当量重量的比值，称为毫克当量数。克当量的千分之一为毫克当量。因此:
毫克当量数=W/E×1000
  例求20克H₂SO₄在中和反应中克当量数和毫克当量数。

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