Por Kevin Beck Actualizado el 30 de agosto de 2022
Iván-balván/iStock/GettyImages
Cuando las sustancias químicas se combinan, lo hacen en proporciones fijas y conocidas. Incluso si usted nunca ha trabajado formalmente con productos químicos, probablemente haya visto escrita su parte de reacciones químicas y sepa que aparecen en un formato predecible. Por ejemplo, considere la reacción del ácido sulfúrico y el ion hidróxido para producir agua y ion sulfato:
H2SO4 + 2OH− → 2H2O + SO42−
Los números delante de las moléculas, los coeficientes, muestran los números de cada molécula de reactivo y producto en relación entre sí; Los subíndices dentro de los compuestos muestran cuántos átomos de cada tipo hay en una molécula determinada. Estos números son siempre enteros, no números fraccionarios como 4,24 o 1,3. ¿Pero qué representan?
El concepto de peso equivalente le permite explorar el hecho de que los átomos se combinan para formar moléculas en proporciones numéricas fijas, no en proporciones masivas. Es decir, si bien las masas de los elementos difieren, cuando se trata de enlaces con otros átomos, el número de átomos , expresado en moles, es el factor determinante de la cantidad de un elemento o compuesto determinado que reaccionará con una masa determinada de otro.
Un mol de una sustancia se define como 6,02 × 1023 partículas individuales (átomos o moléculas) de esa sustancia. (Resulta que este es el número exacto de átomos en 12 gramos de carbono). A medida que te mueves de izquierda a derecha y hacia abajo en la tabla periódica, la masa de un mol de un elemento determinado, o su peso molecular (MW ), aparece en el cuadro correspondiente a ese elemento, generalmente en la parte inferior central.
Un ejemplo ayuda a entender esta definición. Si tienes una molécula de agua, H2O, puedes ver que dos átomos de H reaccionan con un átomo de O para formar este compuesto. Pero debido a que el PM del H es aproximadamente 1,0 y el del O es 16,0, se puede ver que la molécula contiene 2(1) =2 partes en masa de H por cada (1)(16) =16 partes en masa de O. Por lo tanto, sólo 2/18 =11/1 por ciento de la masa de agua consiste en H, mientras que 16/198 =88,9 por ciento consiste en O.
El peso equivalente puede considerarse como el peso (o la masa, para ser precisos) de una sustancia que contendrá un único protón reactivo (o ion hidrógeno, H+) o un único ion hidróxido reactivo (-OH-). El primer caso se aplica a los ácidos , que son donantes de protones, mientras que el segundo se aplica a las bases , que son aceptores de protones.
La razón por la que se necesita el concepto de peso equivalente es que algunos compuestos pueden donar o aceptar más de un protón, lo que significa que por cada mol presente, la sustancia es, de hecho, doblemente reactiva.
La fórmula general del número de equivalentes es
E =MW/número de carga
Donde MW es el peso molecular del compuesto y el número de carga es el número de equivalentes de protones o hidróxidos que contiene el compuesto. Los ejemplos con diferentes ácidos y bases ayudan a ilustrar cómo funciona esto en la práctica.
Tomemos el ejemplo anterior del ácido sulfúrico:
H2SO4 + 2OH− → 2H2O + SO42−
Puedes calcular el PM del ácido consultando una tabla periódica para obtener el PM de cada elemento y sumando 2(1) + (32) + 4(16) =98,0.
Tenga en cuenta que este ácido puede donar dos protones, ya que el ion sulfato queda con una carga de −2. Este peso equivalente es 98,0/2 =49,0.
Para una base, el razonamiento es el mismo. El hidróxido de amonio puede aceptar un protón en solución para convertirse en un ion amonio:
NH4OH + H+ =H2O + NH4+
El PM del hidróxido de amonio es (14) + (4)(1) + (16) + 1 =35,0. Dado que sólo se consume un protón una vez, E para este compuesto es 35,0/1 =35,0.
Consulte los Recursos para encontrar un sitio que le permite calcular automáticamente E para diferentes pesos moleculares y combinaciones de carga, o resolver cualquier valor dado los otros dos para cualquier compuesto que se le ocurra.
