Definição
Equivalente-grama de uma substância é a massa dessa substância que corresponde a 8 gramas de oxigênio.
Richter e as massas equivalentes
O gás metano encontra-se na natureza e é constituído por hidrogênio e carbono. Constata-se, experimentalmente, que 1g de hidrogênio precisa combinar-se com 3g de carbono para formar o gás metano. Inversamente, decompondo-se 4g do gás, 3g são de carbono e 1g de hidrogênio. Sabe-se, também, que a água é constituída de hidrogênio e oxigênio, na proporção de 1g para 8g, respectivamente.
Do que foi dito, percebe-se que uma massa fixa de hidrogênio (1g) reage com as massas de carbono (3g) e de oxigênio (8g), resultando, em cada caso, compostos diferentes (metano e água).
Tomemos, agora, um composto formado por carbono e oxigênio (elementos que se combinam com a massa fixa de hidrogênio) e determinemos a proporção entre as massas desses elementos.
No caso do dióxido de carbono, constata-se que a proporção dos elementos carbono e oxigênio é de 3g : 8g, respectivamente. Surpreendentemente, são os mesmos valores que se combinaram coma a massa fixa de hidrogênio nos casos citados. Trata-se de uma coincidência? O fato se repetiria em todos os casos que examinássemos?
1g de hidrogênio + 3g de carbono = 4g de metano
1g de hidrogênio + 8g de oxigênio = 9g de água
3g de carbono + 8g de oxigênio = 11g de dióxido de carbono
Tentando obter uma resposta, suponhamos outra substância, ainda constituída de carbono e oxigênio, por exemplo, o monóxido de carbono. Constataremos que a proporção, agora, é de 3g de carbono para cada 4g de oxigênio.
Verificamos que a proporção mudou, mas percebemos que 4g é submúltiplo de 8g. Será isso mesmo? Provavelmente você estará sugerindo novas experiências.
Partamos, novamente, de duas substâncias formadas por um elemento comum, por exemplo, o metano (1g de hidrogênio : 3g de carbono) e o cloreto de hidrogênio (1g de hidrogênio : 35,5g de cloro). Tomemos, agora, um composto formado por carbono e cloro (elementos não-comuns) e determinemos a proporção em que esses elementos estão combinados. Uma substância que preenche essas características é o tetracloreto de carbono, na qual se constata que a proporção de combinação é de 3g de carbono : 35,5g de cloro, ou seja, as mesmas quantidades que se combinam com a massa fixa de hidrogênio.
1g de hidrogênio + 3g de carbono = 4g de metano
1g de hidrogênio + 35,5g de cloro = 36,5g de cloreto de hidrogênio
3g de carbono + 35,5g de cloro = 38,5g de tetracloreto de carbono
Coincidência, ainda? É claro que muitos outros experimentos precisariam ser realizados. E isso foi feito por Richter, que concluiu, pela lei que leva seu nome, que:
Quando uma massa fixa m, de um elemento químico A, combina-se com as massas m1, m2, m3,..., dos elementos químicos B, C, D,..., respectivamente, se os elementos B, C, D,..., reagirem entre si, fá-lo-ão segundo as massas m1, m2, m3,..., ou segundo múltiplos ou submúltiplos delas.
As massas m1, m2, m3,..., dos elementos químicos B, C, D,..., têm a mesma capacidade de combinação, pois reagem com a mesma massa fixa m do elemento químico A. Por esse motivo, foram chamadas por Richter, já em 1792, de massas equivalentes.
Com o tempo, percebeu-se a conveniência de se fixar uma massa-padrão de equivalentes. Para isso foi escolhido a massa de 8g de oxigênio, surgindo, então, o conceito de equivalente-grama, que é usado até hoje:
Equivalente-grama de uma substância é a massa dessa substância capaz de reagir com 8g de oxigênio.
Por outro lado, como 8g de oxigênio reagem totalmente com 1g de hidrogênio para formar água, podemos definir o equivalente-grama também em relação ao hidrogênio:
Equivalente-grama de uma substância é a massa dessa substância capaz de reagir com 1g de hidrogênio.
Regras práticas
a) Para o elemento:
E = massa molar/Valência
b) Para a substância:
E = massa molar/ k
O valor de k é interpretado de acordo com o comportamento químico da substância.
b1) Ácido: k é igual ao número de hidrogênios ionizáveis (H+).
Eácido = massa molar/nº de H+
b2) Base: k é igual ao número de hidroxilas (OH-).
Ebase = massa molar/nº de OH-
b3) Sal: k é igual à valência total do cátion ou do ânion considerado.
Esal = massa molar/ valência total
b4) Óxido: k é a valência do elemento ligado ao oxigênio.
Eóxido = massa molar/valência
b5) Oxidante ou redutor: k é o número total de elétrons cedidos ou recebidos (∆ total).
Eoxidante ou redutor = massa molar/∆.atomicidade.
Número de equivalentes-gramas (e ou ne)
ne = massa em gramas/equivalente-grama
Exemplo: Qual o número de equivalentes-gramas de Ca(OH)2 (massa molar = 74g/mol) contidos em 3,7g dessa substância pura?
Resolução:
E = massa molar/nº de OH-
E = 74g/2
E = 37g
Cálculo do número de equivalentes-gramas:
ne = m/E
ne = 3,7g/37g, portanto, ne = 0,1