Эквивалент, закон эквивалентов. 
Определение эквивалента кислоты, основания, соли, простых газободибних веществ, окислителя, восстановителя

Эквивалент — это реальная или условная частица, которая в кислотно-основных реакциях присоединяет (или отдает) один ион Н+ или ОН-, в окислительно-восстановительных реакциях принимает (или отдает) один электрон, реагирует с одним атомом водорода или с одним эквивалентом другого вещества. Например, рассмотрим следующую реакцию:

H3PO4 + 2KOH =K2HPO4 + 2H2O.

В ходе этой реакции только два атома водорода замещаются на атомы калия, иначе, в реакцию вступают два иона Н+ (кислота проявляет основность 2). Тогда по определению эквивалентом H3PO4 будет являться условная частица ½H3PO4, т.к. если одна молекула H3PO4 предоставляет два иона Н+, то один ион Н+ дает половина молекулы H3PO4. С другой стороны, на реакцию с одной молекулой ортофосфорной кислотой щелочь отдает два иона ОН-, следовательно, один ион ОНпотребуется на взаимодействие с ½ молекулы кислоты. Эквивалентом кислоты является условная частица ½Н3РО4, а эквивалентом щелочи частица КОН. Число, показывающее, какая часть молекулы или другой частицы вещества соответствует эквиваленту, называется фактором эквивалентности (fЭ). Фактор эквивалентности — это безразмерная величина, которая меньше, либо равна 1. Формулы расчета фактора эквивалентности приведены в таблице. Таким образом, сочетая фактор эквивалентности и формульную единицу вещества, можно составить формулу эквивалента какой-либо частицы, где фактор эквивалентности записывается как химический коэффициент перед формулой частицы.

Следует учитывать, что эквивалент одного и того же вещества может меняться в зависимости от того, в какую реакцию оно вступает. Эквивалент элемента также может быть различным в зависимости от вида соединения, в состав которого он входит. Эквивалентом может являться как сама молекула или какая-либо другая формульная единица вещества, так и ее часть.

Таблица 1 Расчет фактора эквивалентности

Частица.	Фактор эквивалентности.	Примеры.
Элемент.	. где В (Э) — валентность элемента.
Простое вещество.	. где n (Э) — число атомов элемента (индекс в химической формуле), В (Э) — валентность элемента.	fЭ (H2) = 1/(2?1) = ½; fЭ (O2) = 1/(2?2) = ¼; fЭ (Cl2) = 1/(2?1) = ½; fЭ (O3) = 1/(3?2) = 1/6.
Оксид.	. где n (Э) — число атомов элемента (индекс в химической формуле оксида), В (Э) — валентность элемента.	fЭ (Cr2O3) = 1/(2?3) = 1/6; fЭ (CrO) = 1/(1?2) = ½; fЭ (H2O) = 1/(2?1) = ½; fЭ (P2O5) = 1/(2?5) = 1/10.
Кислота.	. где n (H+) — число отданных в ходе реакции ионов водорода (основность кислоты).	fЭ (H2SO4) = 1/1 = 1 (основность равна 1). или. fЭ (H2SO4) = ½. (основность равна 2).
Основание.	. где n (ОH-) — число отданных в ходе реакции гидроксид-ионов (кислотность основания).	fЭ (Cu (OH)2) = 1/1 = 1 (кислотность равна 1) или. fЭ (Cu (OH)2) = ½. (кислотность равна 2).
Соль.	. где n (Ме) — число атомов металла (индекс в химической формуле соли), В (Ме) — валентность металла; n (А) — число кислотных остатков, В (А) — валентность кислотного остатка.	fЭ (Cr2(SO4)3) = 1/(2?3) = 1/6 (расчет по металлу) или. fЭ (Cr2(SO4)3) = 1/(3?2) = 1/6 (расчет по кислотному остатку).
Частица в окислительно-восстановительных реакциях.	. где — число электронов, участвующих в процессе окисления или восстановления.	Fe2+ + 2 Fe0. fЭ (Fe2+) =½; MnO4- + 8H+ + 5 Mn2+ + 4H2O. fЭ (MnO4-) = 1/5.
Ион.	. где z — заряд иона.	fЭ (SO42-) = ½.

Пример. Определите фактор эквивалентности и эквивалент у солей: а) ZnCl2, б) КНСО3, в) (MgOH)2SO4. Решение: Для расчетов воспользуемся формулами, приведенными в таблице.

а) ZnCl2 (средняя соль):

.

fЭ (ZnCl2) = ½, поэтому эквивалентом ZnCl2 является частица ½ZnCl2.

б) КНСО3 (кислая соль):

.

fЭ (КНСО3) = 1, поэтому эквивалентом КНСО3 является частица КНСО3.

в) (MgOH)2SO4 (основная соль):

.

fЭ ((MgOH)2SO4) = ½, поэтому эквивалентом (MgOH)2SO4 является частица ½(MgOH)2SO4.

Эквивалент, как частица, может быть охарактеризован молярной массой (молярным объемом) и определенным количеством вещества nэ. Молярная масса эквивалента (МЭ) — это масса одного моль эквивалента. Она равна произведению молярной массы вещества на фактор эквивалентности:

МЭ = МЧfЭ.

Молярная масса эквивалента имеет размерность «г/моль».

Молярная масса эквивалента сложного вещества равна сумме молярных масс эквивалентов образующих его составных частей, например:

МЭ (оксида) = МЭ (элемента) + МЭ (О) = МЭ (элемента) + 8.

МЭ (кислоты) = МЭ (Н) + МЭ (кислотного остатка) = 1 + МЭ (кислотного остатка) МЭ (основания) = МЭ (Ме) + МЭ (ОН) = МЭ (Ме) + 17.

МЭ (соли) = МЭ (Ме) + МЭ (кислотного остатка).

Газообразные вещества помимо молярной массы эквивалента имеют молярный объем эквивалента (или VЭ) — объем, занимаемый молярной массой эквивалента или объем одного моль эквивалента. Размерность «л/моль». При н.у. получаем:

Закон эквивалентов был открыт в 1792 г. И. Рихтером. Современная формулировка закона: вещества реагируют и образуются согласно их эквивалентам. Все вещества в уравнении реакции связаны законом эквивалентов, поэтому:

nэ (реагента1) = … = nэ (реагентаn) = nэ (продукта1) = … = nэ (продуктаn).

Из закона эквивалентов следует, что массы (или объемы) реагирующих и образующихся веществ пропорциональны молярным массам (молярным объемам) их эквивалентов. Для любых двух веществ, связанных законом эквивалентов, можно записать:

где m1 и m2 — массы реагентов и (или) продуктов реакции, г;

 — молярные массы эквивалентов реагентов и (или) продуктов реакции, г/моль;

V1, V2 — объемы реагентов и (или) продуктов реакции, л;

— молярные объемы эквивалентов реагентов, л/моль.