Äquivalent
Auf einem US-Blutbefund steht „K 4,2 mEq/L“, auf einem europäischen „K 4,2 mmol/L“. Die Zahlen stimmen überein, weil Kalium eine Ladung trägt. Bei Calcium weichen sie um den Faktor zwei ab: 2,5 mmol/L sind 5 mEq/L. Das Äquivalent zählt nicht die Teilchen selbst, sondern ihre Arbeit: wie viele Wasserstoffionen sie ersetzen oder wie viele Ladungen sie tragen.
Chemiker nutzten Äquivalente lange vor dem Mol. Säuren und Laugen verglich man danach, wie viel die eine von der anderen neutralisiert — daher die Normalität von Lösungen: 1 N = 1 Eq/L. Die IUPAC rät von dieser Schreibweise längst ab. Doch Äquivalente sind in Medizin, Wasseraufbereitung und Bodenkunde geblieben.
| Zeichen | Eq · in der Praxis mEq/L |
| Definition | 1 Eq = 1 mol / z — die Stoffmenge, die mit 1 mol H⁺ reagiert oder 1 mol Ladungen trägt |
| Bezugswerte | 1 mEq Ca²⁺ = 0,5 mmol = 20,04 mg · 1 mEq Na⁺ = 22,99 mg · 1 Eq trägt 96 485 C |
| Eingeführt | Äquivalentgewichte — Richter, 1792 · Normallösungen — 19. Jahrhundert · nicht im SI |
| Normen | ISO 80000-9 · IUPAC Green Book · ISO 6059 · ISO 11260 |
| Typische Werte | 140 mEq/L — Na⁺ im Plasma · 5 mEq/L — Ca²⁺ · 546 mEq/L — Cl⁻ im Meerwasser |
01 · Definition
Ein Mol, geteilt durch die Ladung
Ein Mol Salzsäure gibt ein Mol Wasserstoffionen ab. Ein Mol Schwefelsäure gibt zwei ab. Um sie zu neutralisieren, braucht man verschieden viel Lauge. Das Äquivalent gleicht sie im Voraus aus: 1 mol HCl ist 1 Eq, 1 mol H₂SO₄ sind 2 Eq.
Bei Ionen ist es genauso. Die Zahl z ist die Ladung des Ions oder die Zahl der Wasserstoffionen in der Reaktion. Die Menge der Äquivalente ist die Stoffmenge mal z. Die Summe der Äquivalente der Kationen in einer Lösung ist immer gleich der der Anionen: Die Lösung ist elektrisch neutral. Darauf beruht das Ionogramm des Blutes rechts.
Plus und Minus im Blut gleichen sich aus
Die linke Säule sind die Kationen des Plasmas, die rechte die Anionen; die Höhe jedes Blocks ist seine Konzentration. Türkise Blöcke sind positive Ionen, violette negative. Der magentafarbene Block sind die Anionen, die das Labor nicht misst: Proteine, Phosphate, organische Säuren. Seine Höhe ist gleich der Anionenlücke. In mEq/L sind die Säulen immer gleich hoch. Schalten Sie auf mmol/L um, dann werden Calcium und Magnesium halb so hoch, und das Gleichgewicht verschwindet.
Wie viel Wasserstoff ein Molekül abgibt
In jeder Wabe steht eine Strukturformel. Violett markiert sind die Wasserstoffatome, die die Säure an die Lauge abgibt; ihre Zahl ist z. Rosa markiert ist Sauerstoff. Unter der Formel steht, wie viele Äquivalente ein Mol enthält. Citronensäure hat acht Wasserstoffatome, gibt aber nur drei ab — die in den COOH-Gruppen.
Ein Millimol, unterschiedlich viele Äquivalente
Im Kolben sind 25 mL Wasser und genau 1 mmol Säure, in der Bürette Natronlauge NaOH 0,100 mol/L. Öffnen Sie den Hahn: Tropfen fallen in den Kolben, der Rührer mischt, die Elektrode misst den pH. Türkis zeigt die Lauge und alles, was zu ihr gehört: den Stand in der Bürette, die zugegebenen Äquivalente. Violett ist die Säure mit ihren Wasserstoffionen. Magenta der Indikator und die Äquivalenzpunkte. Rechts zeichnet ein Bildschirm die Titrationskurve auf. Seine gestrichelten Linien stehen dort, wo genau 1, 2 und 3 Äquivalente Lauge pro Mol Säure zugegeben sind. Unter dem Bildschirm zwei Balken: wie viele Äquivalente Säure im Kolben sind und wie viel Lauge schon zugegeben ist. Die Zeit ist echt. Wenn Sie 20 s nichts berühren, laufen die Versuche von selbst.
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02 · Umrechnung
| {n} | {v} | {note} |
Für einwertige Ionen — Na⁺, K⁺, Cl⁻, HCO₃⁻ — sind mEq/L und mmol/L gleich. Bei zweiwertigen ist mEq/L doppelt so groß, bei dreiwertigen dreimal. Deshalb ändern sich beim Wechsel der Befunde von mEq auf mmol nur die Zahlen für Calcium, Magnesium und Phosphat.
Auch die Wasserhärte wird in Äquivalenten gezählt. Der deutsche Grad °dH entspricht 10 mg CaO pro Liter, der französische °fH 10 mg CaCO₃. Beide werden über mEq umgerechnet: 1 mEq/L = 2,8 °dH = 5,0 °fH = 50 mg/L CaCO₃.
03 · Größenordnungen
04 · Messgeräte
05 · Schreibregeln
06 · Benachbarte Einheiten
07 · Historischer Teil
Das Äquivalent gehört nicht zum SI und gehörte nie dazu. Die IUPAC schlägt vor, mit dem Mol auszukommen und anzugeben, was gezählt wird: n(½Ca²⁺) = 2 mmol bedeutet dasselbe wie 2 mEq Calcium. Die Schreibweise ist länger, aber es braucht keine eigene Einheit, und das Teilchen ist sofort sichtbar.
Die Hauptgefahr des Äquivalents: Ein Stoff kann verschieden viele davon haben. Phosphorsäure gibt mit Phenolphthalein zwei Wasserstoffionen ab, mit Methylorange eines. Deshalb steht im Pass einer Lösung neben der Normalität immer die Reaktion, für die sie berechnet ist.
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Ein Tropfen Säure ändert die Farbe des Safts, Salz färbt die Flamme, Wasser gefriert durch ein Klopfen. Darunter alle Simetrium-Blätter, nach Fachgebieten und alphabetisch.
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