Ejemplos de pesos equivalentes
En nuestras actividades cotidianas, es muy común utilizar equivalencias, tal es el caso entre kilogramo y gramo, litro y mililitro, etc.
Ejemplo 1. En las pruebas de maratón que se realizan en las olimpiadas, los atletas de diversos países recorren 42 km y al ser lo mismo que 26 millas, podemos decir que una milla equivale a 1,62 km.
Ejemplo 2. Cuando consumimos 200 g de carne de pollo, la cantidad de proteínas contenidas en ella es la misma que encontramos al consumir 6 huevos, por lo tanto podemos afirmar que 100 g de carne de pollo equivalen un valor proteico a 3 huevos.
Ejemplo 3. En la figura se tienen 200 g de una sustancia X y 200g de Ca(OH)2, las cuales no son pesos equivalentes, pero en masa son iguales. Los pesos equivalentes son cantidades en masa que intervienen en una combinación química.
En las reacciones químicas ocurre algo similar, es decir, las sustancias químicas que participan se combinan en cantidades equivalentes en masa.
En la ciencia química, a estas cantidades de combinación se denominan peso de combinación o peso equivalente.
Definición de peso equivalente
El peso equivalente o peso de combinación es la cantidad de una sustancia capaz de combinarse o desplazar 1 parte en masa de H2, 8 partes en masa de O2 ó 35,5 partes en masa de Cl2.
De este concepto podemos notar que los pesos equivalentes del H2, O2, Cl2 están establecidos como cantidades estándares de referencia.
Cabe indicar que el H2, O2 y Cl2 se toman convencionalmente como elementos de referencia ya que se combinan con la mayoría de los elementos para formar una gran variedad de compuestos químicos.
Sean las siguientes reacciones químicas:
Ejemplo 1: En la reacción se observa que 23 g de Na es químicamente equivalente a 1 g de H2 (Dato.: Peso atómico Na = 23 , H = 1)
Ejemplo 2: en la reacción se observa que 23 g de Na es químicamente equivalente a 8 g de O2 (Dato.: Peso atómico Na = 23 , O = 16)
De los dos primeros ejemplos podemos deducir que 1 g de H2 es químicamente equivalente a 8 g de O2.Esto significa que si ambos elementos se combinan lo harían en la proporción en masa de 1 a 8, lo cual es compatible con las pruebas experimentales.
Este ejemplo nos indica que no es necesario realizar la combinación química para determinar la proporción de combinación entre las sustancias químicas y se puede llegar a ello por concepto de equivalencia.
En la siguiente figura se indica cantidades equivalentes en masa o pesos equivalentes del Na, O2 y H2
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 lamasa 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 reacciona con 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.
El uso de los pesos equivalentes en la química 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 reacción participa 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 /3 eq.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 que reacciona con 8 gramos de oxígeno, por tanto 50 g × 8 g/12,24 g = 32,7 g.
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