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qiong019
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[交流]
關于美國藥典的疑問
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| 在美國藥典中有“5N”鹽酸的描述,想問下諸位這里的5N是否就是我們平時說的5mol/L |
至尊木蟲 (文壇精英)
木蟲 (正式寫手)
木蟲 (小有名氣)
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多謝各位關注,我查到了,“N”是當量濃度的單位,表示“克當量/升”或“毫克當量/毫升” 關于當量的描述以前沒有接觸過,先找到以下資料,希望和我有相同疑問的朋友能從中解疑 化學當量 胡希真 一、前言 化學發(fā)展史中,自拉瓦節(jié)(Antoone Laurent Lavoisier Lavoisier,1743~1794)提出化學反應之質量守恒定律以后,化學家開始對化學反應中"量"的問題作仔細的研究。于是,化學當量的概念開始萌芽,定比定律(提出者:英國,道爾吞,John Dalton,1766~1844)亦相繼被提出。 1792年至1802年間,一位不甚著名的德國化學家李賀特(Jeremisa Benjamin Richter,1765~1807)做了一項為同時代者所忽視的重要發(fā)現。他的構想就是當量比(equivalent proportions),兩物質A和B(不是元素便是化合物)分別與一定量的C物質化合時,所需A與B的之重量,設其比率為r,則r若不等于R,便等于R的簡單倍數或簡單分數。及r=nR,是中之n為一整數或一整數比。 例:1克的氫與8克的氧結合成水 1克的氫與3克的碳結合成甲烷 1克的氫與35.5克的氯結合成氯化氫 1克的氫與4.66克的氮結合成氨。 與一定量的氫化合所需氫與碳之重量比率 : R1=8/3,氧與碳化合成二氧化碳時所需氧與碳之重量比:r1=32/12=8/3 r1=R1 與一定量的氧化合,所需碳與氧之重量比率 : R2=3/35.5,碳與氧化合成四氯化碳時,所需碳與氧之重量比率r2=3/35.5,r2=R2 與一定量的氫化合,所需氧與氮的重量比率,R3=8/4.66,氧與氮化合成一氧化氮(NO)時,所需氧與氮的重量比率:r3=8/7 ,r3/R3=n=4.66/7=2/3 3r3=2R 氧與氮化合成其它不同化合物,n為不同之值,但皆為整數之比率。 李賀特的原理,當年沒有如上所述之完整,亦未用"當量"之名詞。"當量"一辭世由英國化學家武拉士吞(William Hyde wollaston,1766~1828)定名,其后歷經爭辯,其定義以不知經過多少次重要的改變結論為表示一固定的量,有人定義為:最簡之可用的化合物。 二、元素的化學當量 元素的化學當量可定義為:與1.008克的氫化合物所需的量,稱為該元素的當量,所需的克數即為克當量。 例如: 在NaH中,與1.008庫的氫化合物需23.0克的鈉,故一克當量的鈉為23.0克。 在HCl中,可知一克當量的氯為35.45克。 若與氧化合時,可定義為:與8克的氧化合所需的量,稱為該元素的當量。 此定義受了某些限制,故不是好定義(這是1961年以前的舊定義)。 例如: 與8克的氧化合所需鋰的克數為6.94克,故一克當量的鋰為6.94克,的確是。 在Na2O2(過氧化鈉)中,與8.0克氧化合所需鈉的克數為11.5克,若說一克當量的鈉為11.5克,是錯誤的。 在KO2(超氧化鉀)中,與8.0克的氧化合所需鈉的克數為9.775克(鈉的原子量為39.1),若說一克當量鉀為9.775克,也是錯誤的。鈉和鉀的化學當量,正確值分別為23.0克/克當量與39.1克/克當量。 化學當量亦可依據元素之"價"(Valence)下定義。其定義為:在一化合物中,一元素之當量為元素之原子量除以在該化合物中元素之價數。 例如: 在H2O中。氫為1價,氧為2價,一克當量的氫為1.008克,一克當量的氧為16.0/2=8.0克。 在Al2O3中,鋁為3價,氧為2價,一克當量的鋁為27.0/3=9.0克。 自電子性質問世后,元素的化學當量可定義為:在化學反應中,元素獲得(或失去)1摩耳電子所需的量,稱為該元素的當量。一克當量即當量的克數。 例如: Na→Na+ +e- +)1/2Cl2+e-→Cl - ---------------- Na+1/2Cl2--->NaCl 在NaCl中,一克當量的鈉為23.0克,一克當量的氯為35.5克。 2Na--->2Na++2e- +) 02+2e-→O22- -------------- 2Na+O2→Na2O2 在Na2O2中,一克當量的鈉為23.0克,一克當量的氧為32.0/2=16.0克。 K--->K+e- O2+e-→O2- ------------- K+O2→KO2 在KO2中,一克當量鉀為39.1克,一克當量的氧為32.0克。 在一化學反應中,一元素所失去電子的摩爾數(電荷不滅定律)等于另一個元素所得到的電子摩爾數,故兩不同元素化合成一化合物時,所需兩元素的克當量必相等。獲得一摩爾電子所需的量即為“克當量”,失去一摩爾電子所需的量也是“克量”。 此定義與"價"的觀念符合,故元素的當量=該元素的原子量/化合物中該元素的價數 [例1] 在BaO2中,鋇與氧的化學當量各為若干? [原子量:Ba=137.84,O=16.00] [解] ⅡA族元素在化合態(tài)中,恒為2價。 鋇的當量為137.34/2=68.67 克/克當量 氧的當量為16.00/1=16.00 克/克當量 [例2] 將氧化銅m克以氫完全還原后得銅n克,銅的原子量為[62學聯年度聯考] (A) 4(m-n)/n (B) 16n/(m-n) (C) n/16(m-n) (D)8n/m-n [解] m克氧化銅中,氧重=(m-n)克。 氧化物中,一克當量的氧重=8克 氧化銅中,銅是二價,設銅的原子量為X, 則一克當量的銅重=X/2 銅的克量數=氧的克當量數 n/X/2=m-n/8 X=16n/m-n........(B) [例3]在一種銅與氯的化合物中,經分析得含0.5888克的銅與0.3286的氯,已知的原子量為35.46克/摩爾。求銅的化學當量即該化合物的化學式。[Cu=63.54] [解]銅的克當量數=氯的克當量數 設銅的當量為X 0.5888/X=0.3286/35.46 X=63.54 銅的原子量為63.54 63.54/63.54=1(一價) 化學式為CuCl 答:當量為63.54克/克當量,化學式為CuCl 三、化學當量與法拉第電解定律 法拉第(Michael Faraday,1791~1867,英人)于1811~1833年間,經過許多實驗,將結果歸納成兩個定律: 第一定律:一電流通過電解液,在陰極或陽極所析出物質的量,與通入的總電量成正比。 第二定律:以同一總電量電解所析出不同元素的量,與各元素的"化學當量"成正比。 第二定律亦可敘述為:由同一總電量電解所析初個不同元素的當量數皆相等。由實驗,析出一克當量的各元素,所需總電量之值,為96500庫倫,此值稱為一法拉第。 已知電子的電荷為1.602×10-19庫倫,一摩爾電子的總電量為96500庫倫,則電解析出一克當量的元素質,所需的電子數恰合1摩爾,與上述當量之定義完全符合。即在電極反應中,獲得(或失去)一摩爾電子所析出元素的量,稱為該元素的當量。 [例4] 電解某溶液,已知電流強度為0.250安培,在40.0分鐘內析出金屬0.108克,求該金屬的當量。 [解] 所需電子的摩爾數等于析出金屬的克當量數 Q=It=0.250=0.250×40.0×60=600庫倫 600/96500=0.108/E X=3 金屬的當量E=17.4克/克當量 [例5] 某金屬M的原子量為27.0克/摩爾,該金屬氧化物的溶融液以10.0安培的電流通電16分5秒后,析出該金屬0.90克,求該金屬氧化物的化學式。 [解] Q=It=10.0×(16×60+5)=9650庫倫 設該金屬的當量為E 析出金屬的克當量=所需電子的摩爾數 0.90/E=9650/96500 E=9.0 在該金屬氧化物中,金屬的價數=27.0/9.0=3 該金屬氧化物的化學式為M2O3 [例6] 電解銀鹽水溶液,系出2.158克的銀所需的電量,用于電解某金鹽水溶液,可得1.314克的金,求在該金鹽中金的氧化數。(Ag=107.9,Au=197.0) [解] 銀的克當量數=金的克當量數 設金的氧化數為X,則 2.158/107.5=1.314/197/X ∴X=3 四、酸堿克當量 在酸堿反應中,釋出一摩爾H+(或與一摩爾OH-反應)所需酸的克數,稱為該酸的克當量; 與一摩爾H+(或與一摩爾OH-反應)所需檢的克數,稱為該堿的克當量。 例如: HCl(aq)→H+(aq)+Cl-(aq) HCl的克當量=36.5克/克當量,即一克當量HCl為36.5克 H2SO4的克當量=98.0/2=49.0克/克當量。 NaHSO4→Na++HSO4- HSO4-(aq)→H+(aq)+SO42-(aq) NaHSO4的克當量=120克/克當量。 NaOH→Na+(aq)+OH-(aq) 堿,NaOH的克當量=40克/克當量。 Ba(OH)2→Ba2(aq)+2OH-(aq) Ba(OH)2的克當量=137+34/2=86 克/克當量。 NH3+H+→NH4+ NH3+H2O→NH4+(aq)+OH - (aq) NH3的克當量=17克/克當量。 三元酸,如磷酸(H3PO4),分為三段游離 (其游離常數K1>K2>k3): H3PO4→H++H2PO4- H2PO4-→H++HPO42- HPO42-→H++PO43- 用NaOH標定溶液溶液滴訂H3PO4時,若用甲基橙(methyl orange)為指示劑(色變化之PH范圍為3.1~4.5),到變色時為第一段中和,其反應為 H3PO4+OH-→H2PO4-+H2O 則H3PO4克當量=98克/克當量。 若用酚太(phenolphthalein)為指示劑(色變化之PH范圍為8.3~10.0),到變色時為第二段中和,其反應為 H3PO4+2OH-→HPO42-+2H2O 則H3PO4的克當量=98/2=49克/克當量。 因HPO4的第三游離常數太。↘3=4.4×10-13),故其第三段中和在容量分析上不適宜于滴定。 在酸堿反應中,由1克當量的酸與一克當量的堿反應所生成鹽的克數,稱為該鹽的克當量。 鹽的克當量,亦可由下式求得: 鹽的克當量=該鹽的式量÷1摩爾該鹽中所含金屬離子(或非金屬離子,或原子團)的摩爾數,乘以其離子價數 例如: BaSO4的克當量=137+96=116.5克/克當量 Al2(SO4)3的克當量=342/2×3(或3×2)=57克/克當量 一升容液中所含溶質的克當量數,稱為該溶質的當量濃度或規(guī)定濃度(normality),并以N表示之。 [例7] 將0.80克的某酸溶于蒸餾水中成200mL的溶液,設完全解離時,測得[H+]=0.050M,求該酸的當量。 [解] H+的摩爾數=酸的當量數(定義) n(H+)=0.050×0.20=0.010摩爾=該酸的當量數=0.80/當量 該酸的當量=0.80/0.010=80克/克當量 [例8] 將7.30克的HCl(g)完全溶于水中配成500m,求所成鹽酸的當量濃度。[Cl=35.5] [解] HCl一克當量重=36.5克 HCl的克當量數=7.30/36.5=0.200克當量 當量濃度=0.200/0.500=0.400N 五、酸堿滴定 利用一種已知濃度的溶液,漸次加于另一種溶液以測定其濃度的方法,稱為滴定(titration)。酸堿滴定是其中最重要的一種。 酸堿滴定時,當酸的當量數等于堿的當量數時,稱為當量點(equivalent point)。滴定時,指示劑改變顏色的瞬間為滴定終止的點,稱終點(end point)。滴定終點與當量點不一定相同,但通常以終點表示當量點。 酸堿滴定到終點時,所得的是鹽溶液,其PH值不一定是7,其PH值的大小視參與滴定的酸和堿為何而定。當量點是理論值,而滴定終點是實驗值;為要使滴定終點與當量點一致,所以選用指示劑時期盡可能再靠近當量點改變顏色,但不論如何操作,所得之結果常含微小誤差。 設N1、N2分別表示酸與堿的當量濃度,V1、V2分別表酸與堿的體積升數(或毫升數),當酸與堿的當量數相等時,則 N1V1=N2V2 [例9] 以為之濃度的堿滴定0.10M 40mL的硫酸,達終點時用去20mL的堿,求該堿的濃度。 [解] N1V1=N2V2 0.10×3×40=n2×20 堿的濃度N2=0.4N [例10] 將等重的純醋酸(CH3COOH)與草酸結晶(H2C2O4‧2H2O)共溶于適量的蒸餾水中,恰可用1規(guī)定(1N)的NaOH溶液123mL中和,則醋酸或草酸結晶之重量為多少克? [解]醋酸的克當量+草酸的克當量=NaOH的克當量數 CH3COOH克當量重60克,H2C2O4‧2H2O克當量重63克(126/2=63) 設醋酸或草酸結晶之重為X克,則 X/60+X/63=1×123/1000 X=3.78 答:3.78克 六、氧化還原滴定 猶如酸堿滴定法,氧化劑或還原劑溶液之濃度,最好以當量濃度(規(guī)定濃度)表示。由實驗的滴定終點,以求氧化還原反應的當量點,亦即氧化劑的克當量數等于還原劑的克當量數。 一氧化劑(或還原劑)的克當量,為在其氧化還原反應中,獲得(或失去)一摩爾電子所需該氧化劑(或還原劑)的克數。例如: 氧化劑: KMnO4在酸性溶液中的氧化當量為31.9+54.9+64.0/3=31.6克/克當量 。∕nO4-+8H++5e-→Mn2++4H2O) 在堿性或中性溶液中的氧化當量為39.1+54.9+64.0/3=52.7克/克當量 。∕nO4-+2H2O+3e-→MnO2+4OH-) 即KMnO4在酸性溶液中,1M→5N,在堿性或酸性溶液中,1M→3N。 K2Cr2O7的氧化當量為294/6=49.0克/克當量 (Cr2O72-+14H++6e-→2Cr3++7H2O) 即K2Cr2O7在酸性溶液中,1M→6N 還原劑: Na2C2O4的還原當量為134/2=67克/克當量 KHC2O4的還原當量為128/2=64克/克當量 。–2O42-→2CO2+2e-) 即Na2C2O4或KHC2O4溶液,1M→2N Na2S2O3被氧化生成S4O62-時,其還原當量為158/1=158克/克當量 。2S2O32-→S4O62-) 即Na2S2O3溶液,1M→1N 氧化劑或還原劑的當量,亦可由下列求得: 氧化劑或還原劑的當量= 氧化劑或還原劑的式量/反應前后氧化數改變量 |
木蟲 (小有名氣)
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