background image

    
 
 
 
 

 
 
 

                                                                         Katedra Chemii Nieorganicznej,  Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska 

 

                          RÓWNOWAŻNIK SUBSTANCJI CHEMICZNEJ 

 

 

Materiały dodatkowe do Ćwiczeń rachunkowych z Chemii Nieorganicznej            

    

prowadzący: Anna Kropidłowska          

 

RÓWNOWAŻNIK CHEMICZNY* 
 

W obliczeniach stechiometrycznych użyteczne bywa pojęcie równoważnika  chemicznego.            

Jeśli rozważymy dwa przykłady reakcji zobojętniania: 
 

a)  HCl + NaOH = NaCl + H

2

b)  H

2

SO

4

 + 2 NaOH= Na

2

SO

4

 + 2H

2

 
łatwo zauważyć, iż w przypadku (a) do zobojętnienia 1 mola kwasu potrzebny jest1 mol zasady, 
podczas gdy w przypadku (b) na 1 mol kwasu należy zużyć 2 mole zasady. W przypadkach tego typu    
1 mol kwasu nie zawsze jest zatem równoważny molowi zasady. 
 

Kwas siarkowy (VI) oddysocjowuje 2 jony H

+

 i może zobojętnić (zrównoważyć) 2 jony HO

-

zatem do zrównoważenia 1 mola NaOH wystarcza ½ mola H

2

SO

4

, które oddysocjowuje jeden mol 

jonów H

+

 

Na podstawie powyższego przykładu można zatem napisać: 

W

M

R

=

 

przy czym: R- ilość kwasu równoważna 1 molowi jonów H

+

M - masa cząsteczkowa 
W- wartościowość reszty kwasowej 

 
Równoważnik chemiczny (R, eq) -  jest to taka masa substancji, która łączy się z 1,008 jednostki 
wagowej wodoru lub z 8 jednostkami wagowymi tlenu, bądź też wypiera te ilości wodoru/tlenu ze 
związku.  
 
Równoważnik wyrażony w gramach nazywamy gramorównoważnikiem
Gramorównoważnik  (gR, inaczej zwany walem: wal, val,) posiada także określony sens 
elektrochemiczny – jest mianowicie równy masie substancji (wyrażonej w gramach), wydzielanej na 
elektrodzie ładunek elektryczny równy 1 Faraday = 96500C 
 
Gramorównoważnik dowolnej substancji:  
        - taka ilość tej substancji, która reaguje z 1 gramorównoważnikiem dowolnej innej substancji. 

Najistotniejszą konsekwencją tak zdefiniowanej wielkości jest to, że dwie dowolne substancje 

reagują ze sobą zawsze w proporcji: 1 wal A + 1 wal B (niezależnie od współczynników w równaniu 
reakcji!). Zależność ta jest spełniona dla każdej reakcji. 
 
OBLICZANIE RÓWNOWAŻNIKÓW CHEMICZNYCH PIERWIASTKÓW I ZWIĄZKÓW 
CHEMICZNYCH 
 

•  Równoważnik chemiczny pierwiastka 

 

Pomiędzy równoważnikiem chemicznym R

x

 pierwiastka X i jego masą atomową  A

x

 istnieje 

następująca zależność: 

W

A

R

x

x

=

 

background image

przy czym W- oznacza wartościowość chemiczną pierwiastka, którą określa się jako liczbę atomów wodoru albo 
pierwiastka równocennego wodorowi, z którą łączy się atom pierwiastka. 
 

W zależności od rodzaju związków ten sam pierwiastek może przyjmować różne wartości 

wartościowości, stąd pierwiastek może mieć też różne wartości równoważnika chemicznego 
 
Przykład
W związkach żelazo (A=55,85) może być np. dwu- i trójwartościowe 
Stąd też: 

92

,

27

2

85

,

55

)

(

=

=

II

Fe

R

 

61

,

18

3

85

,

55

)

(

=

=

III

Fe

R

 

 

•  Równoważnik chemiczny kwasu 

 

Równoważnik chemiczny kwasu jest liczbowo równy masie cząsteczkowej kwasy podzielonej przez 

liczbę kwasowo czynnych atomów wodoru zawartych w cząsteczce kwasu (z wiec przez jonów H

+

które

 

mogą by oddysocjowane). 

 
Przykłady

46

,

36

1

46

,

36

=

=

HCl

R

 

04

,

49

2

08

,

98

4

=

=

SO

H

s

R

 

67

,

32

3

00

,

98

4

3

=

=

PO

H

R

 

 

•  Równoważnik chemiczny zasady 

 

Dla zasad równoważnik chemiczny jest równy masie cząsteczkowej zasady podzielonej przez liczbę 

czynnych zasadowo grup wodorotlenowych wchodzących w jej skład. 
 
Przykłady

00

,

40

1

00

,

40

=

=

NaOH

R

 

70

,

85

2

4

,

171

2

)

(

=

=

OH

Ba

R

 

63

,

35

3

9

,

106

3

)

(

=

=

OH

Fe

R

 

 

•  Równoważnik chemiczny soli pojedynczych 

 

Równoważnik chemiczny jonów związków chemicznych, biorących udział w reakcjach typu 

nieredoksowego, oblicza się uwzględniając ich masę atomową (lub cząsteczkową) oraz wartościowość 
jonu, względnie atomów lub grup atomów dla danego związku charakterystycznych. 
 

Równoważnik w przypadku soli pojedynczych obliczamy dzieląc masę cząsteczkową soli przez 

liczbę jonów metalu zawartych w elementarnym zgrupowaniu jonowym (sumaryczny ładunek jonów 
jednego rodzaju oddysocjowujących z cząsteczki). Jest w tym przypadku obojętne, czy wyznacza się    
go względem kationu, czy anionu. 
 
 

background image

Przykłady
 

9

,

169

1

9

,

169

3

=

=

AgNO

R

  ponieważ: AgNO

3

 = Ag

+

 + NO

3

-

(sumaryczny ładunek dla Ag

+

=1

⋅1=1);

 

02

,

71

2

05

,

142

4

2

=

=

SO

Na

R

 ponieważ: Na

2

SO

4

 = 2Na

+

 + SO

4

2- 

(sumaryczny ładunek dla 2Na

=2

⋅1=2);

 

 

37

,

65

6

2

,

392

3

4

2

)

(

=

=

SO

Cr

R

 ponieważ: Cr

2

(SO

4

)

3

 = 2Cr

3+

 + 3SO

4

2-

(sumaryczny ładunek dla 2Cr

2+ 

=2

⋅3=6);

 

 

•  Równoważnik chemiczny soli podwójnych 

 

W omawianym przypadku równoważnik chemiczny oblicza się w stosunku do każdego rodzaju 

jonów: 
 
Przykład 
 
K

2

Al

2

(SO

4

)

4

⋅24H

2

O (M=948,7) 

 

w stosunku do K

+

4

,

474

1

2

7

,

948

)

(

=

=

+

K

R

 

w stosunku do Al

3+ 

1

,

158

3

2

7

,

948

)

(

3

=

=

+

Al

R

 

w stosunku do SO

4

2- 

6

,

118

2

4

7

,

948

)

(

2

4

=

=

SO

R

 

 
 

•  Równoważnik chemiczny utleniaczy i reduktorów 

 

Równoważnikiem substancji utleniającej lub redukującej jest taka jej ilość, która pobiera  lub oddaje 

1 elektron. 

Równoważnik w przypadku takich substancji oblicz się zatem dzieląc masę cząsteczkową przez 

liczbę elektronów pobranych lub oddanych w reakcji redoks. 
 
Przykłady
 

2 KMnO

4

 + 5 K

2

C

2

O

4

 + 16 HNO

3

 = 2 Mn(NO

3

)

2

 + 10 CO

2

 + 12 KNO

3

 + 8 H

2

6

,

31

5

158

4

=

=

KMnO

R

 

 

2 KMnO

4

 + 3 K

2

SO

3

 + H

2

O = 2 MnO

2

 + 3 K

2

SO

4

 + 2 KOH 

67

,

52

3

158

4

=

=

KMnO

R

 

 

2 KMnO

4

 + HCOH + 2 KOH = 2 K

2

MnO

4

 + HCOOH + H

2

158

1

158

4

=

=

KMnO

R

 

 
 
 
 

background image

 
PRAWO RÓWNOWAŻNIKÓW (Richtera) 
 

Pierwiastki i związki chemiczne reagują ze sobą, bez reszty, w ilościach wagowych równych ich 

gramorównoważnikom chemicznym lub ich wielokrotnościom. 

2

1

2

1

R

R

m

=

 

 
 
METODY WYZNACZANIA RÓWNOWAŻNIKA CHEMICZNEGO METALU 
 

•  Metoda chemiczna-bezpośrednia 

Stosowana do wyznaczania równoważnika chemicznego  metali nieszlachetnych (wypierających 
wodór z kwasów) 

•  Metoda fizyczna 

Metoda oparta na I prawie Faraday’a: ilość metalu osadzonego na katodzie podczas elektrolizy 
jest proporcjonalna do ładunku przepływającego przez elektrolizer 

•  Metoda chemiczna – pośrednia 

W przypadku metali szlachetnych (nie wypierających wodoru z kwasów) np. Ag – celem 
wyznaczenia równoważnika roztwarza się naważkę badanego metalu w kwasie (HNO

3

), po czym 

wytrąca kwasem solnym nierozpuszczalny osad AgCl, którego masę, po odsączeniu wysuszeniu, 
wyznacza się. 

 
 
STĘŻENIE NORMALNE 
 

W praktyce pojęciem gramorównoważnika posługuje się m.in. w celu wyznaczenia normalności 

roztworów. 

Stężenie normalne podaje liczbę gramorównoważników chemicznych substancji rozpuszczonej 

w 1 dm

3

 roztworu. 

Tak więc roztwór  zawierający 1 gramorównoważnik substancji w 1 litrze jest 1 normalny (1N) 
 
Normalność definiuje się jako: 

V

R

m

c

N

=

 

gdzie: n – masa substancji rozpuszczonej 

R – masa 1 gramorównoważnika tejże substancji 
V – objętość roztworu w dm

 

Pomiędzy molowością, a normalnością danego roztworu istnieje zatem ścisła zależność – 

normalność jest albo równa molowości, albo stanowi jej całkowitą wielokrotność.  

Należy jednak pamiętać, że równoważnik chemiczny związku może przyjmować różne wartości 

w zależności od reakcji, w której ten związek bierze udział. 
 
* Równoważnik chemiczny, aczkolwiek bardzo użyteczny, jest jedynie pojęciem pomocniczym. Można 
z niego zrezygnować i posługiwać się jedynie pojęciem jedynie masy cząsteczkowej i wartościowości, 
jak zaleca IUPAC (Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej) 
 
 
Literatura: 
 
[1] W. Brzyska (red.), Ćwiczenia z chemii ogólnej, Wydawnictwo UMCS, Lublin (1997) 51-58. 
[2] Z. Bądkowska, E. Koliński, M. Wojnowska, Obliczenia z Chemii Nieorganicznej, Wydawnictwo 
PG, Gdańsk (1996) 85-87. 
[3] http://www.chem.univ.gda.pl/~tomek/gramorownowaznik.htm.