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Äquivalént
(lat., »Wertersatz«),
der Wert oder die
Summe, welche als
Entschädigung für eine jemand entzogene oder verschlechterte
Sache oder einen aufgegebenen
Anspruch bezahlt wird. - In der
Chemie sind
Äquivalente diejenigen relativen
Mengen chemischer
Körper, welche von einem
gewissen
Gesichtspunkt
aus gleich- oder ähnlichwertig erscheinen und in gewissen
Fällen nahezu denselben
Effekt ausüben.
Bergman
und
Kirwan suchten zu Ende des vorigen
Jahrhunderts diejenigen
Mengen verschiedener
Basen zu ermitteln, welche sich mit einer
bestimmten
Menge irgend einer
Säure verbinden, und umgekehrt bestimmte
Bergman, in welchen relativen
Mengen ein
Metall
ein andres aus den
Lösungen seiner
Salze ausfällt. Als
Dalton 1804 die atomistische
Theorie aufstellte (s.
Atom), wurde dieselbe
zwar angenommen, aber man hielt die
Methoden, nach welchen die Zahl der in einer chemischen
Verbindung enthaltenen
¶
mehr
Atome festgestellt werden sollte, für unzuverlässig und schenkte deshalb auch den Bestimmungen der relativen Gewichte der
einzelnen Atome wenig Vertrauen. Man mochte sich deshalb für chemische Betrachtungen nicht der Atomgewichte bedienen, sondern
zog die bisher schon bekannten »Verbindungs- oder Mischungsgewichte« vor, für welche Wollaston 1814 den Namen
Äquivalént einführte.
Nach ihm sind
Äquivalente auch diejenigen relativen Mengen verschiedener Stoffe, die sich zu einfachen
und bekannten Verbindungen vereinigen.
Seitdem hat man alle drei Ausdrücke meist nebeneinander und für dieselben Begriffe gebraucht, und erst Laurent und Gerhardt
lehrten seit 1846 die Begriffe Atom, Molekül und A. scharf voneinander zu unterscheiden. Atom ist nach jetziger
Anschauung das chemisch kleinste, also chemisch nicht weiter zerlegbare Teilchen von Materie, Molekül die kleinste der freien
Existenz fähige Menge von Substanz, und mit diesen Begriffen hat der Begriff vom
Äquivalént direkt durchaus nichts gemein.
Von Äquivalenz oder Gleichwertigkeit kann nach der obigen Definition nur bei Körpern die Rede sein, die von irgend einem chemischen Gesichtspunkt aus in Bezug auf Wirkungswert miteinander verglichen werden können. So sind Chlor, Brom und Jod, einander sehr ähnliche Körper, das Brom kann aber das Jod, und das Chlor kann Brom und Jod aus ihren Verbindungen austreiben. Untersucht man die dabei stattfindenden Gewichtsverhältnisse, so zeigt sich, daß 127 Teile Jod ersetzt werden durch 80 Teile Brom oder 35,5 Teile Chlor.
Dieselben Gewichtsmengen verbinden sich mit 23 Teilen Natrium oder 108 Teilen Silber oder mit 1 Teil Wasserstoff, und von diesem
Gesichtspunkt aus sind sie gleich- oder ähnlichwertig (
äquivalent). Nun können in ähnlicher Weise 16 Teile
Sauerstoff, 32 Teile Schwefel, 79,4 Teile Selen einander ersetzen, und diese Mengen, welche also einander
äquivalent sind, verbinden
sich mit 2 Teilen Wasserstoff. Daraus ist zu folgern, daß z. B. 16 Teile Sauerstoff
äquivalent sind mit 2×35,5 oder 71 Teilen
Chlor, und in der That treiben 71 Teile Chlor aus Kalk oder ähnlichen Metalloxyden 16 Teile Sauerstoff aus.
Die genannten Zahlen stimmen nun aber überein mit den Atomgewichten, und es ergibt sich, daß vom Chlor, Brom, Jod, Wasserstoff
stets 1 Atom
äquivalent ist 1 Atom, ebenso vom Sauerstoff, Schwefel, Selen, Stickstoff und Phosphor etc., daß aber 1 Atom Sauerstoff,
Schwefel oder Selen
äquivalent ist 2 Atomen Chlor oder Wasserstoff. In ähnlicher Weise läßt sich zeigen, daß 1 Atom Stickstoff
oder Phosphor
äquivalent 3 Atomen Chlor oder Wasserstoff, und 1 Atom Kohlenstoff
äquivalent 4 Atomen der letztern ist.
Wie die Atome kann man auch die Moleküle miteinander hinsichtlich ihrer Äquivalenz vergleichen. Salpetersaures
Silberoxyd wird durch Chlornatrium zersetzt, es entstehen salpetersaures Natron und Chlorsilber, und die Mengen der einzelnen
Körper, welche hierbei zersetzt werden oder entstehen, sind einander
äquivalent. Aus dem salpetersauren Silber wird eine
äquivalente Menge Chlorsilber gefällt etc. Meist spricht man aber in Bezug auf die Moleküle nur von der
Äquivalenz der Säuren, Basen und Salze.
Diejenigen relativen Mengen der verschiedenen Säuren oder Basen sind äquivalent, welche mit einer und derselben Menge einer bestimmten Base oder Säure bestimmte und vergleichbare Salze erzeugen. Da aus Säuren Salze durch Eintritt von Metall entstehen, so kann man auch diejenigen Mengen verschiedener Säuren für äquivalent ansehen, in welche bei der Bildung vergleichbarer Salze die gleichgroße Menge desselben Metalls eintritt, und dem entsprechend bei Basen diejenigen Mengen, in welchen äquivalente Mengen von Metall enthalten sind.
Vergleicht man in solcher Weise die Moleküle hinsichtlich ihrer Äquivalenz, so findet man, daß 1 Mol. Chlorwasserstoffsäure
äquivalent ist 1 Mol. Bromwasserstoff oder 1 Mol. Salpetersäure, ebenso 1 Mol. Schwefelsäure
[* 3] äquivalent 1 Mol.
Oxalsäure oder Bernsteinsäure, aber 1 Mol. dieser letztern äquivalent 2 Mol. Chlorwasserstoffsäure oder Salpetersäure. 1 Mol.
Phosphorsäure ist äquivalent 3 Mol. Salpetersäure oder Chlorwasserstoffsäure. Alle Äquivalenzbestimmungen hat man zur größern
Vereinfachung der chemischen Ausdrucksweise auf eine und dieselbe Einheit bezogen und zwar auf den Wasserstoff. 1 Atom
desselben ist die Einheit der Äquivalent ist Ein
Äquivalént. Diejenige Menge eines Elements bezeichnet man als 1
Äquivalént, welche äquivalent
ist mit 1 Atom Wasserstoff.
Demnach repräsentieren 1 Atom Chlor, Brom, Jod 1
Äquivalént, 1 Atom Sauerstoff, Schwefel, Selen 2 Äquivalente, 1 Atom
Stickstoff, Phosphor, Arsen 3, 1 Atom Kohlenstoff, Silicium 4 Äquivalente. Dem entsprechend nennt man die Atome ein-, zwei-, drei-,
vierwertig und braucht diese Ausdrücke auch für Atomgruppen, welche hinsichtlich ihres chemischen Verhaltens die Rolle von
Atomen spielen. In ähnlicher Weise verfährt man nun auch bei den Molekülen, für deren Wertigkeit ebenfalls
das Wasserstoffatom als Einheit dient.
Säuremoleküle, welche durch Eintritt von nur 1
Äquivalént Metall in neutrale Salze verwandelt werden, repräsentieren 1
Äquivalént, z. B.
die Salpetersäure, während 1 Mol. Schwefelsäure 2 und 1 Mol. Phosphorsäure 3 Äquivalente repräsentieren, weil sie mit 3 Äquivalenten
Metall neutrale Salze liefern. Dasselbe gilt für die Basen, und als 1
Äquivalént eines neutralen Salzes gilt diejenige
Menge, welche 1
Äquivalént Säure entspricht, die also 1 Äquivalént irgend eines Metalls enthält. Wie die Atome nennt man auch die Säuren
und Basen ein-, zwei-, dreiwertig oder braucht häufiger für erstere die Ausdrücke ein-, zwei-, dreibasisch,
für letztere ein-, zwei-, dreisäurig. So einfach diese Verhältnisse auch sind, so entstehen doch in manchen Fällen besondere
Schwierigkeiten, z. B. bei den Säuren, welche, wie die Phosphorsäure, mit 1 Atom Natrium, aber auch mit 2 und 3 Atomen dieses
Metalls Salze bildet.
Diesen Thatsachen gegenüber hat man den Grundsatz aufgestellt, daß bei Bestimmung der Äquivalenz mehrbasischer Säuren lediglich die normalen Salze zu berücksichtigen sind. Die Phosphorsäure ist dreibasisch, und 1 Molekül Phosphorsäure ist gleich 3 Äquivalenten. Derselbe Grundsatz gilt für die Bestimmung der Äquivalenz mehrsäuriger Basen. Eine andre Schwierigkeit zeigt sich bei manchen Metallen. Quecksilber bildet zwei Verbindungen mit Sauerstoff: Oxydul und Oxyd, und dem entsprechend zwei Reihen Salze.
Nun fällen 65,2 Teile Zink aus dem salpetersauren Quecksilberoxyd 200, aus dem salpetersauren Quecksilberoxydul aber 400 Teile Quecksilber. Mit 71 Teilen Chlor bilden 200 Teile Quecksilber das Quecksilberchlorid und 400 Teile Quecksilber das Chlorür. In den Verbindungen der Oxydreihe sind 100 Teile, in denen der Oxydulreihe 200 Teile äquivalent mit 1 Atom Wasserstoff. Kupfer, [* 4] Eisen, [* 5] Zinn und andre Metalle zeigen ähnliche Verhältnisse, woraus sich also die Thatsache ergibt, daß gewisse Elemente in verschiedenen Verbindungen mit verschiedenen Äquivalenten auftreten können.