Grammäquivalent

Ein Val oder auch Äquivalent (Einheitenzeichen: val) ist eine veraltete Einheit der Stoffmenge. Es steht für diejenige Stoffmenge eines Stoffes, die ein Mol Wasserstoff zu binden oder in Verbindungen zu ersetzen vermag und errechnet sich daher nach folgender Zahlenwertgleichung:

$n_{val} = n_{mol} \cdot z$

In Worten: Die Stoffmenge in Val ist gleich der Stoffmenge in Mol mal der stöchiometrischen Wertigkeit z, weil jedes Teilchen sozusagen z-fach gezählt wird.

Das Zeichen z wird in DIN 32625 „Äquivalentzahl“ genannt und als z* bezeichnet. Der Zahlenwert, der sich hiernach für eine in Val angegebene Menge eines Stoffes ergibt, ist von seiner „Verwendung“ in der betrachteten chemischen Reaktion abhängig. Von einer Äquivalenz spricht man dabei immer dann, wenn die an der Reaktion beteiligten Stoffe restlos miteinander reagieren, ihre Stoffmengen also in Bezug auf die jeweilige Reaktionsgleichung zueinander gleichwertig sind.

Äquivalentkonzentration (Normalität) ist eine Stoffmengenkonzentration, bei der die Stoffmenge in Val (veraltet) oder in Mol unter Verwendung von Äquivalentteilchen angegeben wird.

Äquivalentteilchen

Das Val ist jedoch keine SI-Einheit und seit dem 1. Januar 1978 offiziell unzulässig. Es wurde durch die Einheit Mol ersetzt. Im Falle eines Bezugs der molaren Stoffmenge auf die Wertigkeit nutzt man oft die Einheitenzeichen cmol oder mol_c. Hierbei handelt es sich jedoch um einen Verstoß gegen deutsches Einheitenrecht, gegen Empfehlungen vieler Fachgesellschaften und gegen DIN 32625; cmol ist das Einheitenzeichen des Zentimol.

Eine SI-konforme und normgerechte Weiterführung des früheren Konzeptes von Äquivalenten zusammen mit der SI-Einheit Mol erfolgt ohne Zusätze an Einheitenzeichen. Hintergrund ist, dass die für das Mol zugrunde gelegten Teilchen nach der Mol-Definition genau spezifiziert sein müssen. Das Val lässt sich daher durch das Mol ersetzen, indem man statt des realen Teilchens - beispielsweise K₂Cr₂O₇ - dessen gedachten Bruchteil 1/z zugrunde legt: das „Äquivalentteilchen“ 1/6 K₂Cr₂O₇, wobei z = 6. z kann bei ein und demselben Teilchen in verschiedenen chemischen Reaktionen verschiedene Werte annehmen.

Val und Mol

Der Unterschied zwischen Val und Mol, der nur bei von 1 verschiedener Wertigkeit z zu Tage tritt, werde an folgender chemischer Reaktion betrachtet:

$2 NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2 H_2O \!$

• In Mol bei Zugrundelegen von Molekülen als „spezifizierte Teilchen“: Es reagieren zwei Mol Natriumhydroxid-Moleküle mit einem Mol Schwefelsäure-Moleküle zu einem Mol Natriumsulfat-Moleküle und zwei Mol Wasser-Moleküle.
• In Val: Es reagieren zwei Val Natriumhydroxid mit zwei Val Schwefelsäure zu zwei Val Natriumsulfat und zwei Mol Wasser (beim Wasser ist es nicht möglich von val zu sprechen, da Wasser an sich neutral ist).
• In Mol bei Zugrundelegen von Äquivalentteilchen als „spezifizierte Teilchen“: Es reagieren zwei Mol Natriumhydroxid-Äquivalente mit zwei Mol Schwefelsäure-Äquivalenten ½ H₂SO₄ zu zwei Mol Natriumsulfat-Äquivalenten ½ Na₂SO₄und zwei Mol Wasser-Äquivalenten.
• Die Reaktionsgleichung kann auch so interpretiert werden, dass die Symbole für einzelne Teilchen, nicht für Stoffmengen, stehen.

Anmerkung: Nach der Definition des Mol im SI müssen die zugrunde gelegten Teilchen spezifiziert sein.

Die stoffmengenbezogene Masse, die einem Val entspricht (im Falle des Mol als molare Masse bezeichnet), nennt man Äquivalentmasse bzw. früher auch Äquivalentgewicht (Einheit: g/val).

Die Äquivalentmasse ist:

1. für chemische Elemente: die Atommasse dividiert durch die Wertigkeit, also jene Masse des Elementes, die ein Grammatom Wasserstoff zu binden oder in Verbindungen zu ersetzen vermag. Beispiel: Sauerstoff 16/2 = 8; dabei ist die Wertigkeit nicht nur vom Element, sondern auch von der betrachteten chemischen Reaktion abhängig.
2. für Verbindungen: die Molmasse dividiert durch Anzahl der Äquivalente des Stoffes, mit dem die Verbindung reagiert. Beispiel: Chlorwasserstoff mit einer Äquivalentmasse von 36,5 g/val und Schwefelsäure mit 98/2 g = 49 g/val (HCl weist lediglich ein, H₂SO₄ hingegen zwei ersetzbare Wasserstoffatome auf).
3. für Ionen: Ionenmasse dividiert durch die Anzahl der freien Ladungen des Ions, wobei Ionen mit unterschiedlichen Wertigkeitsstufen wie das Eisen auch unterschiedliche Äquivalentmassen haben können.
4. für Radikale: Summe aus allen Atommassen, aus denen sich das Radikal zusammensetzt, dividiert durch seine Wertigkeit.

Die Äquivalentmasse kann - wie die Molmasse - zur Massenangabe benutzt werden; um Verwechslungen vorzubeugen, wurde dabei früher von Gramm-Val bzw. Grammäquivalent gesprochen. In einer chemischen Reaktion entspricht diese Äquivalentmasse derjenigen Masse des Stoffes, die vollständig mit der Äquivalentmasse eines anderen Stoffes umgesetzt würde (zum Beispiel ein Grammäquivalent gleich 49 g Schwefelsäure).

Dezimale Vielfache und Teile des Val

1 mval

1 milli val

0,001 val