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Peso equivalente, también conocido como equivalente gramo, es un término que se ha utilizado en varios contextos en química. En la mayor parte de los usos, es la masa de un equivalente, que es la masa de una sustancia dada que:
Se deposita o se libera cuando circula 1 mol de electrones
Sustituye o reacciona con un mol de iones hidrógeno (H+) en una reacción ácido-base; o
Sustituye o reaccionacon un mol de electrones en una reacción redox.1
El peso equivalente tiene dimensiones y unidades de masa, a diferencia del peso atómico, que es una magnitud adimensional. Los pesos equivalentes fueron determinados originalmente de forma experimental, pero (tal como se utilizan ahora) se obtienen de las masas molares.
Uso en química general[editar]
El uso de los pesos equivalentes en laquímica general ha sido prácticamente sustituido por el uso de las masas molares. Una de las razones para que esté cayendo en desuso, es que el peso equivalente de una sustancia no es único y depende de la reacción en que participa, lo que no sucede con la masa molar, que es única para cada sustancia. Los pesos equivalentes pueden calcularse a partir de las masas molares, si sabemos en qué reacciónparticipa la sustancia.
El ácido sulfúrico tiene una masa molar de 98,078(5) g.mol-1, y por lo general suministra dos moles de iones de hidrógeno por mol de ácido sulfúrico, H 2SO4 --> 2H 1+ + SO4 2- por lo que su peso equivalente para este caso es 98,078(5) g.mol-1/2 eq.mol-1 = 49,039(3) g.eq-1. Sin embargo, es posible que este mismo ácido reaccione formando un sulfato ácido H 2SO4 --> H 1+ +HSO4 1-, en cuyo caso el número de moles de iones hidronio generados por cada mol de ácido sulfúrico es sólo uno, por lo tanto su peso equivalente será 98,078(5) g.mol-1/1 eq.mol-1 = 98,078(5) g.eq-1.
El permanganato de potasio tiene una masa molar de 158,034(1) g.mol-1, y en medio ácido reacciona con cinco moles de electrones por mol de permanganato de potasio, así que su peso equivalente es 158,034(1)g.mol-1 /5 eq.mol-1 = 31,6068(2) g.eq-1. sin embargo, en medio muy alcalino puede generar el ión MnO41- en cuyo caso sólo reacciona con un mol de electrones y por tanto su peso equivalente es 158,034(1) g.mol-1 /1 eq.mol-1 = 158,034(1) g.eq-1 y en medio neutro o levemente alcalino puede producir MnO2, en cuyo caso reacciona con 3 moles de electrones y su peso equivalente es 158,034(1) g.mol-1 /3eq.mol-1 = 56,2780(3) g.eq-1
Históricamente, el peso equivalente de los elementos fue determinado a menudo estudiando sus reacciones con el oxígeno. Por ejemplo, 50 g de cinc reaccionarán con oxígeno para producir 62,24 g de óxido de cinc, lo que implica que el cinc ha reaccionado con 12,24 g de oxígeno (según la Ley de conservación de la masa): el peso equivalente del cinc es la masa quereacciona con 8 gramos de oxígeno, por tanto 50 g × 8 g/12,24 g = 32,7 g.
Uso en análisis volumétrico[editar]
Cuando se eligen patrones primarios en química analítica, son más deseables generalmente los compuestos con mayor peso equivalente porque se reducen los errores de pesada. Un ejemplo es la estandarización una solución de hidróxido de sodio que se ha preparado a aproximadamente 0.1 mol.dm-3. Esnecesario calcular la masa de un ácido sólido que pueda reaccionar con cerca de 20 cm3 de esta solución (para una valoración utilizando una bureta de 25 cm3): los ácidos sólidos adecuados incluyen el ácido oxálico dihidratado, el ftalato ácido de potasio y el hidrogenoiodato de potasio. Los pesos equivalentes de los tres ácidos son respectivamente 63.04 g, 204.23 g y 389.92 g, y las masasrequeridas para la estandarización son 126.1 mg, 408.5 mg y 779.8 mg respectivamente. Dado que el error en la medida de la masa en una balanza analítica estándar es ± 0.1 mg, el error relativo en la medida de la masa de ácido oxálico dihidratado puede estar alrededor de una parte por mil, similar al error experimental en la medida del volumen en la valoración.4 Sin embargo, el error en la medida de la...