Իոնների փոխանակման ռեակցիաներ - ռեակցիաներ ջրային լուծույթներէլեկտրոլիտների միջև՝ հոսելով առանց դրանք կազմող տարրերի օքսիդացման վիճակների փոփոխության
Էլեկտրոլիտների (աղեր, թթուներ և հիմքեր) ռեակցիայի համար անհրաժեշտ պայման է ցածր տարանջատվող նյութի (ջուր, թույլ թթու, ամոնիումի հիդրօքսիդ), նստվածքի կամ գազի առաջացումը։
Դիտարկենք այն ռեակցիան, որն առաջացնում է ջուր: Այս ռեակցիաները ներառում են բոլոր ռեակցիաները ցանկացած թթվի և ցանկացած հիմքի միջև: Օրինակ՝ փոխազդեցություն ազոտական թթուկալիումի հիդրօքսիդով.
HNO 3 + KOH \u003d KNO 3 + H 2 O (1)
Ելակետային նյութեր, այսինքն. ազոտական թթուն և կալիումի հիդրօքսիդը, ինչպես նաև արտադրանքներից մեկը, մասնավորապես կալիումի նիտրատը, ուժեղ էլեկտրոլիտներ են, այսինքն. ջրային լուծույթում դրանք գոյություն ունեն գրեթե բացառապես իոնների տեսքով։ Ստացված ջուրը պատկանում է թույլ էլեկտրոլիտներին, այսինքն. գործնականում չի քայքայվում իոնների։ Այսպիսով, հնարավոր է վերաշարադրել վերը նշված հավասարումը ավելի ճշգրիտ՝ նշելով ջրային լուծույթում նյութերի իրական վիճակը, այսինքն. իոնների տեսքով.
H + + NO 3 - + K + + OH - \u003d K + + NO 3 - + H 2 O (2)
Ինչպես երևում է (2) հավասարումից, և ռեակցիայից առաջ և հետո, լուծույթում կան NO 3 − և K + իոններ։ Այսինքն, իրականում նիտրատ իոնները եւ կալիումի իոնները որեւէ կերպ չեն մասնակցել ռեակցիային։ Ռեակցիան տեղի է ունեցել միայն H + և OH − մասնիկների միավորման շնորհիվ ջրի մոլեկուլների մեջ: Այսպիսով, ունենալով հանրահաշվորեն կրճատված նույնական իոններ (2) հավասարման մեջ.
H + + NO 3 - + K + + OH - \u003d K + + NO 3 - + H 2 O
մենք կստանանք.
H + + OH - = H 2 O (3)
(3) ձևի հավասարումները կոչվում են կրճատված իոնային հավասարումներ, ձևի (2) — ամբողջական իոնային հավասարումներև (1) ձևով — մոլեկուլային ռեակցիայի հավասարումներ.
Իրականում ռեակցիայի իոնային հավասարումը առավելագույնս արտացոլում է դրա էությունը, հենց այն, ինչը հնարավորություն է տալիս շարունակել։ Պետք է նշել, որ շատ տարբեր ռեակցիաներ կարող են համապատասխանել մեկ կրճատված իոնային հավասարմանը: Իսկապես, եթե վերցնենք, օրինակ, ոչ թե ազոտաթթու, այլ աղաթթու, և կալիումի հիդրօքսիդի փոխարեն օգտագործենք, ասենք, բարիումի հիդրօքսիդ, ապա կունենանք հետևյալ մոլեկուլային ռեակցիայի հավասարումը.
2HCl + Ba(OH) 2 = BaCl 2 + 2H 2 O
Հիդրոքլորաթթուն, բարիումի հիդրօքսիդը և բարիումի քլորիդը ուժեղ էլեկտրոլիտներ են, այսինքն՝ լուծույթում գոյություն ունեն հիմնականում իոնների տեսքով։ Ջուրը, ինչպես քննարկվեց վերևում, թույլ էլեկտրոլիտ է, այսինքն՝ այն գոյություն ունի լուծույթում գրեթե բացառապես մոլեկուլների տեսքով: Այս կերպ, ամբողջական իոնային հավասարումայս արձագանքը կունենա հետևյալ տեսքը.
2H + + 2Cl - + Ba 2+ + 2OH - = Ba 2+ + 2Cl - + 2H 2 O
Մենք կրճատում ենք նույն իոնները ձախ և աջ և ստանում ենք.
2H + + 2OH - = 2H 2 O
Ձախ և աջ կողմերը 2-ի բաժանելով՝ ստանում ենք.
H + + OH - \u003d H 2 O,
Ստացել է կրճատված իոնային հավասարումլիովին համընկնում է ազոտական թթվի և կալիումի հիդրօքսիդի փոխազդեցության կրճատված իոնային հավասարման հետ։
Իոնների տեսքով իոնային հավասարումներ կազմելիս գրվում են միայն բանաձևեր.
1) ուժեղ թթուներ(HCl, HBr, HI, H 2 SO 4, HNO 3, HClO 4) (ուժեղ թթուների ցանկը պետք է սովորել):
2) ամուր հիմքեր (ալկալիների հիդրօքսիդներ (ALH) և հողալկալիական մետաղներ (ALHM))
3) լուծվող աղեր
Մոլեկուլային ձևով բանաձևերը գրված են.
1) Ջուր H 2 O
2) Թույլ թթուներ (H 2 S, H 2 CO 3, HF, HCN, CH 3 COOH (և մյուսները, գրեթե բոլոր օրգանական))
3) Թույլ հիմքեր (NH 4 OH և գրեթե բոլոր մետաղների հիդրօքսիդները, բացի ալկալային մետաղներից և հողալկալային մետաղներից
4) Թեթևակի լուծվող աղեր (↓) («M» կամ «H» լուծելիության աղյուսակում):
5) օքսիդներ (և այլ նյութեր, որոնք էլեկտրոլիտ չեն).
Փորձենք գրել երկաթի (III) հիդրօքսիդի և ծծմբաթթվի հավասարումը։ Մոլեկուլային ձևով նրանց փոխազդեցության հավասարումը գրված է հետևյալ կերպ.
2Fe(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O
Երկաթի (III) հիդրօքսիդը լուծելիության աղյուսակում համապատասխանում է «H» նշանակմանը, որը մեզ ասում է դրա անլուծելիության մասին, այսինքն. իոնային հավասարման մեջ այն պետք է ամբողջությամբ գրվի, այսինքն. որպես Fe(OH) 3: Ծծմբական թթուլուծելի է և պատկանում է ուժեղ էլեկտրոլիտներին, այսինքն՝ լուծույթում առկա է հիմնականում տարանջատված վիճակում։ Երկաթի (III) սուլֆատը, ինչպես և գրեթե բոլոր այլ աղերը, ուժեղ էլեկտրոլիտ է, և քանի որ այն լուծելի է ջրում, իոնային հավասարման մեջ այն պետք է գրվի որպես իոններ։ Հաշվի առնելով վերը նշված բոլորը, մենք ստանում ենք հետևյալ ձևի ամբողջական իոնային հավասարումը.
2Fe(OH) 3 + 6H + + 3SO 4 2- = 2Fe 3+ + 3SO 4 2- + 6H 2 O
Նվազեցնելով ձախ և աջ սուլֆատի իոնները, մենք ստանում ենք.
2Fe(OH) 3 + 6H + = 2Fe 3+ + 6H 2 O
հավասարման երկու կողմերը բաժանելով 2-ի, ստանում ենք կրճատված իոնային հավասարումը.
Fe(OH) 3 + 3H + = Fe 3+ + 3H 2 O
Հիմա եկեք նայենք իոնափոխանակման ռեակցիային, որը հանգեցնում է նստվածքի ձևավորմանը: Օրինակ, երկու լուծվող աղերի փոխազդեցությունը.
Բոլոր երեք աղերը՝ նատրիումի կարբոնատը, կալցիումի քլորիդը, նատրիումի քլորիդը և կալցիումի կարբոնատը (այո, այո, և նա նույնպես) ուժեղ էլեկտրոլիտներ են, և ամեն ինչ, բացի կալցիումի կարբոնատից, լուծելի է ջրում, այսինքն. Այս ռեակցիայի մեջ ներգրավված են իոնների տեսքով.
2Na + + CO 3 2- + Ca 2+ + 2Cl - = CaCO 3 ↓+ 2Na + + 2Cl -
Նվազեցնելով նույն իոնները ձախ և աջ այս հավասարման մեջ, մենք ստանում ենք կրճատ իոնային.
CO 3 2- + Ca 2+ \u003d CaCO 3 ↓
Վերջին հավասարումը ցույց է տալիս նատրիումի կարբոնատի և կալցիումի քլորիդի լուծույթների փոխազդեցության պատճառը: Կալցիումի իոնները և կարբոնատ իոնները միավորվում են չեզոք կալցիումի կարբոնատի մոլեկուլների մեջ, որոնք իրար հետ միանալիս առաջացնում են իոնային կառուցվածքի CaCO 3 նստվածքի փոքր բյուրեղներ։
|
Նշումը կարևոր է քննություն հանձնելըքիմիայի մեջ Որպեսզի աղ 1-ի ռեակցիան աղ 2-ի հետ շարունակվի, բացի իոնային ռեակցիաների առաջացման հիմնական պահանջներից (գազ, նստվածք կամ ջուր ռեակցիայի արտադրանքներում), նման ռեակցիաների վրա դրվում է ևս մեկ պահանջ՝ սկզբնական աղերը պետք է լինեն. լուծելի. Այսինքն, օրինակ, CuS + Fe(NO 3) 2 ≠ FeS + Cu(NO 3) 2 ոչ մի արձագանք, սակայնFeS - կարող է պոտենցիալ տեղումներ առաջանալ, քանի որ. անլուծելի. Ռեակցիայի չգնալու պատճառը մեկնարկային աղերից մեկի անլուծելիությունն է (CuS): Եվ ահա, օրինակ, Na 2 CO 3 + CaCl 2 \u003d CaCO 3 ↓ + 2 NaCl ստացվում է, քանի որ կալցիումի կարբոնատը անլուծելի է, իսկ սկզբնական աղերը՝ լուծելի։ Նույնը վերաբերում է հիմքերի հետ աղերի փոխազդեցությանը։ Իոնափոխանակման ռեակցիաների առաջացման հիմնական պահանջներից բացի, աղը հիմքի հետ փոխազդելու համար անհրաժեշտ է երկուսի լուծելիությունը։ Այս կերպ: Cu(OH) 2 + Na 2 S - չի հոսում որովհետեւCu (OH) 2-ը անլուծելի է, թեև պոտենցիալ արտադրանքըCuS-ը նստվածք կլինի: Ահա արձագանքը միջեւNaOH ևCu (NO 3) 2 հոսում է, ուստի երկու ելանյութերն էլ լուծելի են և նստվածք են ստանումCu (OH) 2: 2NaOH + Cu(NO 3) 2 = Cu(OH) 2 ↓+ 2NaNO 3 Ուշադրություն. Ոչ մի դեպքում մի տարածեք սկզբնական նյութերի լուծելիության պահանջը աղ1 + աղ 2 և աղ + հիմք ռեակցիաներից դուրս: Օրինակ, թթուների դեպքում այս պահանջը անհրաժեշտ չէ: Մասնավորապես, բոլոր լուծելի թթուներկատարելապես արձագանքում են բոլոր կարբոնատներին, ներառյալ չլուծվողներին: Այլ կերպ ասած: 1) Աղ 1 + աղ 2 - ռեակցիան ընթանում է, եթե սկզբնական աղերը լուծելի են, և արտադրանքի մեջ նստվածք կա. 2) Աղ + մետաղի հիդրօքսիդ - ռեակցիան ընթանում է, եթե սկզբնական նյութերը լուծելի են, իսկ արտադրանքը պարունակում է վանդակ կամ ամոնիումի հիդրօքսիդ։ |
Դիտարկենք իոնափոխանակման ռեակցիաների առաջացման երրորդ պայմանը՝ գազի առաջացումը։ Խստորեն ասած, միայն իոնների փոխանակման արդյունքում գազի ձևավորումը հնարավոր է միայն հազվադեպ դեպքերում, օրինակ՝ գազային ջրածնի սուլֆիդի ձևավորման ժամանակ.
K2S + 2HBr = 2KBr + H2S
Շատ այլ դեպքերում գազը առաջանում է իոնափոխանակման ռեակցիայի արտադրանքներից մեկի քայքայման արդյունքում։ Օրինակ, քննության շրջանակներում դուք պետք է հաստատ իմանաք, որ գազի առաջացման հետ անկայունության պատճառով քայքայվում են այնպիսի ապրանքներ, ինչպիսիք են H 2 CO 3, NH 4 OH և H 2 SO 3.
H 2 CO 3 \u003d H 2 O + CO 2
NH 4 OH \u003d H 2 O + NH 3
H 2 SO 3 \u003d H 2 O + SO 2
Այլ կերպ ասած, եթե իոնների փոխանակման արդյունքում. ածխաթթուամոնիումի հիդրօքսիդ կամ ծծմբաթթու, իոնափոխանակման ռեակցիան ընթանում է գազային արտադրանքի ձևավորման պատճառով.
Եկեք գրենք իոնային հավասարումները վերը նշված բոլոր ռեակցիաների համար, որոնք հանգեցնում են գազերի առաջացմանը: 1) արձագանքման համար.
K2S + 2HBr = 2KBr + H2S
Իոնային տեսքով կգրանցվեն կալիումի սուլֆիդը և կալիումի բրոմիդը, քանի որ. լուծվող աղեր են, ինչպես նաև հիդրոբրոմաթթու, տկ. վերաբերում է ուժեղ թթուներին: Ջրածնի սուլֆիդը, լինելով վատ լուծվող և իոնների վատ տարանջատվող գազ, գրվելու է մոլեկուլային ձևով.
2K + + S 2- + 2H + + 2Br - \u003d 2K + + 2Br - + H 2 S
Նվազեցնելով նույն իոնները՝ ստանում ենք.
S 2- + 2H + = H 2 S
2) հավասարման համար.
Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2
Իոնային տեսքով Na 2 CO 3, Na 2 SO 4 կգրվեն որպես բարձր լուծվող աղեր, իսկ H 2 SO 4 որպես ուժեղ թթու։ Ջուրը ցածր տարանջատվող նյութ է, իսկ CO 2-ն ընդհանրապես էլեկտրոլիտ չէ, ուստի դրանց բանաձևերը գրվելու են մոլեկուլային ձևով.
2Na + + CO 3 2- + 2H + + SO 4 2- \u003d 2Na + + SO 4 2 + H 2 O + CO 2
CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2
3) հավասարման համար.
NH 4 NO 3 + KOH \u003d KNO 3 + H 2 O + NH 3
Ջրի և ամոնիակի մոլեկուլները կգրանցվեն որպես ամբողջություն, իսկ NH 4 NO 3 , KNO 3 և KOH կգրանցվեն իոնային ձևով, քանի որ բոլոր նիտրատները խիստ լուծվող աղեր են, իսկ KOH-ը ալկալիական մետաղի հիդրօքսիդ է, այսինքն. ամուր հիմք.
NH 4 + + NO 3 - + K + + OH - = K + + NO 3 - + H 2 O + NH 3
NH 4 + + OH - \u003d H 2 O + NH 3
Հավասարման համար.
Na 2 SO 3 + 2HCl \u003d 2NaCl + H 2 O + SO 2
Ամբողջական և կրճատված հավասարումը նման կլինի.
2Na + + SO 3 2- + 2H + + 2Cl - = 2Na + + 2Cl - + H 2 O + SO 2
Հավասարակշռել ամբողջական մոլեկուլային հավասարումը:Նախքան իոնային հավասարումը գրելը, սկզբնական մոլեկուլային հավասարումը պետք է հավասարակշռված լինի: Դրա համար անհրաժեշտ է միացությունների դիմաց տեղադրել համապատասխան գործակիցներ, որպեսզի ձախ կողմում գտնվող յուրաքանչյուր տարրի ատոմների թիվը հավասար լինի հավասարման աջ կողմում գտնվող նրանց թվին։
- Գրե՛ք յուրաքանչյուր տարրի ատոմների թիվը հավասարման երկու կողմերում:
- Տարրերի դիմաց (բացառությամբ թթվածնի և ջրածնի) ավելացրեք գործակիցներ, որպեսզի հավասարման ձախ և աջ կողմում գտնվող յուրաքանչյուր տարրի ատոմների թիվը նույնը լինի:
- Հավասարակշռել ջրածնի ատոմները:
- Հավասարակշռել թթվածնի ատոմները:
- Հաշվեք յուրաքանչյուր տարրի ատոմների թիվը հավասարման երկու կողմերում և համոզվեք, որ դա նույնն է:
- Օրինակ, Cr + NiCl 2 --> CrCl 3 + Ni հավասարումը հավասարակշռելուց հետո ստանում ենք 2Cr + 3NiCl 2 --> 2CrCl 3 + 3Ni:
Որոշեք ռեակցիային մասնակցող յուրաքանչյուր նյութի վիճակը:Հաճախ դա կարելի է դատել խնդրի պայմանով: Կան որոշակի կանոններ, որոնք օգնում են որոշել, թե ինչ վիճակում է տարրը կամ կապը:
Որոշեք, թե լուծույթում որ միացություններն են տարանջատվում (բաժանվում կատիոնների և անիոնների):Դիսոցացման ժամանակ միացությունը քայքայվում է դրական (կատիոն) և բացասական (անիոն) բաղադրիչների։ Այդ բաղադրիչներն այնուհետև կմտնեն քիմիական ռեակցիայի իոնային հավասարման մեջ:
Հաշվե՛ք յուրաքանչյուր տարանջատված իոնի լիցքը:Դա անելիս հիշեք, որ մետաղները ձևավորում են դրական լիցքավորված կատիոններ, իսկ ոչ մետաղների ատոմները վերածվում են բացասական անիոնների։ Որոշե՛ք տարրերի լիցքերը՝ ըստ պարբերական աղյուսակի: Անհրաժեշտ է նաև հավասարակշռել բոլոր լիցքերը չեզոք միացություններում:
Վերագրեք հավասարումը այնպես, որ բոլոր լուծվող միացությունները բաժանվեն առանձին իոնների:Այն ամենը, ինչ տարանջատվում կամ իոնացվում է (օրինակ՝ ուժեղ թթուները) կբաժանվի երկու առանձին իոնների: Այս դեպքում նյութը կմնա լուծարված վիճակում ( rr) Ստուգեք, որ հավասարումը հավասարակշռված է:
- Պինդները, հեղուկները, գազերը, թույլ թթուները և ցածր լուծելիություն ունեցող իոնային միացությունները չեն փոխի իրենց վիճակը և չեն բաժանվի իոնների։ Թողեք նրանց այնպես, ինչպես կան:
- Մոլեկուլային միացությունները պարզապես կցրվեն լուծույթում, և նրանց վիճակը կփոխվի լուծվածի ( rr) Կան երեք մոլեկուլային միացություններ, որը ոչգնալ պետության ( rr), սա CH 4 ( Գ), C 3 H 8 ( Գ) և C 8 H 18( և) .
- Քննարկվող ռեակցիայի համար ամբողջական իոնային հավասարումը կարող է գրվել հետևյալ ձևով՝ 2Cr ( հեռուստացույց) + 3Ni 2+ ( rr) + 6Cl - ( rr) --> 2Cr 3+ ( rr) + 6Cl - ( rr) + 3Ni ( հեռուստացույց) . Եթե քլորը միացության մաս չէ, այն բաժանվում է առանձին ատոմների, ուստի Cl իոնների թիվը հավասարման երկու կողմերում բազմապատկում ենք 6-ով:
Չեղարկել նույն իոնները հավասարման ձախ և աջ կողմում:Դուք կարող եք հատել միայն այն իոնները, որոնք հավասարման երկու կողմերում լիովին նույնական են (ունեն նույն լիցքերը, ենթագրերը և այլն): Նորից գրեք հավասարումը առանց այս իոնների:
- Մեր օրինակում հավասարման երկու կողմերն էլ պարունակում են 6 Cl-իոններ, որոնք կարելի է հատել: Այսպիսով, մենք ստանում ենք կարճ իոնային հավասարում. 2Cr ( հեռուստացույց) + 3Ni 2+ ( rr) --> 2Cr 3+ ( rr) + 3Ni ( հեռուստացույց) .
- Ստուգեք արդյունքը. Ձախի ընդհանուր լիցքերը և ճիշտ մասերիոնային հավասարումը պետք է հավասար լինի:
Էլեկտրոլիտային լուծույթներում ռեակցիաներ են տեղի ունենում հիդրացված իոնների միջև, այդ իսկ պատճառով դրանք կոչվում են իոնային ռեակցիաներ։ Դրանց ուղղությամբ մեծ նշանակություն ունեն ռեակցիայի արտադրանքներում քիմիական կապի բնույթն ու ամրությունը։ Սովորաբար, էլեկտրոլիտային լուծույթներում փոխանակումը հանգեցնում է ավելի ամուր քիմիական կապ ունեցող միացության առաջացմանը: Այսպիսով, բարիումի քլորիդի BaCl 2 և կալիումի սուլֆատի K 2 SO 4 լուծույթների լուծույթների փոխազդեցության ժամանակ խառնուրդում կլինեն չորս տեսակի հիդրացված իոններ Ba 2 + (H 2 O) n, Cl - (H 2 O) m: , K + (H 2 O) p, SO 2 -4 (H 2 O) q, որոնց միջև տեղի կունենա ռեակցիա՝ համաձայն հավասարման.
BaCl 2 + K 2 SO 4 \u003d BaSO 4 + 2 KCl
Բարիումի սուլֆատը նստեցվելու է նստվածքի տեսքով, որի բյուրեղներում. քիմիական կապ Ba 2+ և SO 2-4 իոնների միջև ավելի ամուր է, քան ջրի մոլեկուլների հետ կապը, որոնք խոնավացնում են դրանք: K+-ի և Cl-ի իոնների միջև կապը միայն փոքր-ինչ գերազանցում է նրանց հիդրացիոն էներգիաների գումարը, ուստի այդ իոնների բախումը չի հանգեցնի նստվածքի առաջացման:
Հետեւաբար, կարելի է անել հետեւյալ եզրակացությունը. Փոխանակման ռեակցիաները տեղի են ունենում այնպիսի իոնների փոխազդեցության ժամանակ, որոնց միջև կապող էներգիան ռեակցիայի արտադրանքում շատ ավելի մեծ է, քան դրանց խոնավացման էներգիաների գումարը։
Իոնափոխանակման ռեակցիաները նկարագրվում են իոնային հավասարումներով։ Քիչ լուծելի, ցնդող և փոքր-ինչ տարանջատված միացությունները գրված են մոլեկուլային տեսքով։ Եթե էլեկտրոլիտային լուծույթների փոխազդեցության ընթացքում նշված տեսակի միացություններից ոչ մեկը չի առաջանում, դա նշանակում է, որ գործնականում ռեակցիաներ չեն առաջանում։
Քիչ լուծելի միացությունների առաջացում
Օրինակ, նատրիումի կարբոնատի և բարիումի քլորիդի փոխազդեցությունը մոլեկուլային հավասարման տեսքով գրված է հետևյալ կերպ.
Na 2 CO 3 + BaCl 2 \u003d BaCO 3 + 2NaCl կամ ձևով.
2Na + + CO 2- 3 + Ba 2+ + 2Cl - \u003d BaCO 3 + 2Na + + 2Cl -
Արձագանքեցին միայն Ba 2+ և CO-2 իոնները, մնացած իոնների վիճակը չի փոխվել, ուստի կարճ իոնային հավասարումը կունենա հետևյալ ձևը.
CO 2- 3 + Ba 2+ \u003d BaCO 3
Ցնդող նյութերի առաջացում
Կալցիումի կարբոնատի և աղաթթվի փոխազդեցության մոլեկուլային հավասարումը գրված է հետևյալ կերպ.
CaCO 3 + 2HCl \u003d CaCl 2 + H 2 O + CO 2
Ռեակցիայի արգասիքներից մեկը՝ ածխածնի երկօքսիդ CO 2-ը, գազի ձևով դուրս է եկել ռեակցիայի ոլորտից։ Ընդլայնված իոնային հավասարումը ունի ձև.
CaCO 3 + 2H + + 2Cl - \u003d Ca 2+ + 2Cl - + H 2 O + CO 2
Ռեակցիայի արդյունքը նկարագրվում է հետևյալ կարճ իոնային հավասարմամբ.
CaCO 3 + 2H + \u003d Ca 2+ + H 2 O + CO 2
Մի փոքր տարանջատված միացության առաջացում
Նման ռեակցիայի օրինակ է ցանկացած չեզոքացման ռեակցիա, որի արդյունքում առաջանում է ջուր՝ մի փոքր տարանջատված միացություն.
NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O
Na + + OH- + H + + Cl - \u003d Na + + Cl - + H 2 O
OH- + H + \u003d H 2 O
Համառոտ իոնային հավասարումից հետևում է, որ գործընթացն արտահայտվել է H+ և OH- իոնների փոխազդեցությամբ։
Բոլոր երեք տեսակի ռեակցիաները գնում են անշրջելի, մինչև վերջ։
Եթե, օրինակ, նատրիումի քլորիդի և կալցիումի նիտրատի լուծույթները ցամաքեցվեն, ապա, ինչպես ցույց է տալիս իոնային հավասարումը, ոչ մի ռեակցիա չի առաջանա, քանի որ չի առաջանում ոչ նստվածք, ոչ գազ, ոչ էլ ցածր տարանջատվող միացություն.
Լուծելիության աղյուսակի համաձայն՝ մենք պարզում ենք, որ AgNO 3, KCl, KNO 3 լուծելի միացություններ են, AgCl՝ չլուծվող նյութ։
Կազմում ենք ռեակցիայի իոնային հավասարումը` հաշվի առնելով միացությունների լուծելիությունը.
Հակիրճ իոնային հավասարումը բացահայտում է շարունակվող քիմիական փոխակերպման էությունը: Երևում է, որ ռեակցիային իրականում մասնակցել են միայն Ag+ և Сl - իոնները։ Մնացած իոնները մնացել են անփոփոխ։
Օրինակ 2. Կազմեք մոլեկուլային և իոնային ռեակցիաների հավասարում. ա) երկաթի (III) քլորիդի և կալիումի հիդրօքսիդի միջև. բ) կալիումի սուլֆատ և ցինկի յոդիդ.
ա) Մենք կազմում ենք FeCl 3-ի և KOH-ի ռեակցիայի մոլեկուլային հավասարումը.
Համաձայն լուծելիության աղյուսակի, մենք պարզում ենք, որ ստացված միացություններից միայն երկաթի հիդրօքսիդ Fe (OH) 3-ն է անլուծելի: Մենք կազմում ենք իոնային ռեակցիայի հավասարումը.
Իոնային հավասարումը ցույց է տալիս, որ մոլեկուլային հավասարման 3 գործակիցները հավասարապես վերաբերում են իոններին: Սա իոնային հավասարումներ գրելու ընդհանուր կանոնն է։ Եկեք պատկերենք ռեակցիայի հավասարումը կարճ իոնային ձևով.
Այս հավասարումը ցույց է տալիս, որ ռեակցիային մասնակցել են միայն Fe3+ և OH- իոնները։
բ) Կազմենք մոլեկուլային հավասարում երկրորդ ռեակցիայի համար.
K 2 SO 4 + ZnI 2 \u003d 2KI + ZnSO 4
Լուծելիության աղյուսակից հետևում է, որ սկզբնական և ստացված միացությունները լուծելի են, հետևաբար ռեակցիան շրջելի է, չի հասնում ավարտին։ Իրոք, այստեղ ոչ նստվածք, ոչ գազային միացություն, ոչ էլ մի փոքր տարանջատված միացություն չի առաջանում։ Եկեք կազմենք իոնային ռեակցիայի ամբողջական հավասարումը.
2K + + SO 2- 4 + Zn 2+ + 2I - + 2K + + 2I - + Zn 2+ + SO 2- 4
Օրինակ 3. Ըստ իոնային հավասարման՝ Cu 2+ +S 2- -= CuS, կազմի՛ր ռեակցիայի մոլեկուլային հավասարումը։
Իոնային հավասարումը ցույց է տալիս, որ հավասարման ձախ կողմում պետք է լինեն Cu 2+ և S 2- իոններ պարունակող միացությունների մոլեկուլներ։ Այս նյութերը պետք է լուծելի լինեն ջրի մեջ։
Ըստ լուծելիության աղյուսակի՝ մենք ընտրում ենք երկու լուծելի միացություններ, որոնք ներառում են Cu 2+ կատիոնը և S 2- անիոնը։ Եկեք այս միացությունների միջև մոլեկուլային ռեակցիայի հավասարում կազմենք.
CuSO 4 + Na 2 S CuS + Na 2 SO 4
1. Գրի՛ր արձագանքած նյութերի բանաձևերը, դրի՛ր «հավասար» նշան և գրի՛ր առաջացած նյութերի բանաձևերը։ Սահմանեք գործակիցները:
2. Օգտագործելով լուծելիության աղյուսակը, իոնային ձևով գրեք «P» տառով (ջրում բարձր լուծվող) նյութերի (աղեր, թթուներ, հիմքեր) նշված նյութերի (աղեր, թթուներ, հիմքեր) բանաձևերը, բացառություն է կազմում կալցիումի հիդրօքսիդը, որը թեև. նշվում է «M» տառով, այնուամենայնիվ, ջրային լուծույթում այն լավ տարանջատվում է իոնների մեջ:
3. Պետք է հիշել, որ մետաղները՝ մետաղների և ոչ մետաղների օքսիդները՝ ջուրը, չեն քայքայվում իոնների։ գազային նյութեր, ջրում չլուծվող միացություններ, որոնք նշված են լուծելիության աղյուսակում «H» տառով։ Այս նյութերի բանաձևերը գրված են մոլեկուլային տեսքով։ Ստացեք ամբողջական իոնային հավասարումը:
4. Հավասարման մեջ հավասարության նշանից առաջ և հետո կրճատե՛ք նույնական իոնները: Ստացեք կրճատված իոնային հավասարումը:
5. Հիշի՛ր.
P - լուծելի նյութ;
M - վատ լուծվող նյութ;
TP - լուծելիության աղյուսակ:
Իոնափոխանակման ռեակցիաների կազմման ալգորիթմ (RIO)
մոլեկուլային, լրիվ և կարճ իոնային ձևով
Իոնափոխանակման ռեակցիաների կազմման օրինակներ
1. Եթե ռեակցիայի արդյունքում արձակվում է ցածր դիսոցվող (մդ) նյութ՝ ջուր։
Այս դեպքում լրիվ իոնային հավասարումը նույնն է, ինչ կրճատված իոնային հավասարումը։
2. Եթե ռեակցիայի արդյունքում ջրի մեջ չլուծվող նյութ է արտազատվում.
Այս դեպքում լրիվ իոնային ռեակցիայի հավասարումը համընկնում է կրճատվածի հետ։ Այս ռեակցիան ընթանում է մինչև վերջ, ինչի մասին են վկայում միանգամից երկու փաստ՝ ջրում չլուծվող նյութի առաջացումը և ջրի արտազատումը։
3. Եթե ռեակցիայի արդյունքում արտազատվում է գազային նյութ.
ԼՐԱՑՐԵՔ «ԻՈՆԱԿԱՆ ՓՈԽԱՆԱԿՄԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐԸ» ԹԵՄԱՅԻ ԱՌԱՋԱԴՐԱՆՔՆԵՐԸ.
Առաջադրանք թիվ 1.
Որոշեք, թե արդյոք կարող է իրականացվել հետևյալ նյութերի լուծույթների փոխազդեցությունը, գրե՛ք ռեակցիաները մոլեկուլային, լրիվ, կարճ իոնային տեսքով.
կալիումի հիդրօքսիդ և ամոնիումի քլորիդ:
Լուծում
Կազմում քիմիական բանաձևերնյութերը իրենց անուններով, օգտագործելով վալենտականներ և գրել RIO մոլեկուլային տեսքով (մենք ստուգում ենք նյութերի լուծելիությունը ըստ TR).
KOH + NH4 Cl = KCl + NH4 OH
քանի որ NH4 OH-ը անկայուն նյութ է և քայքայվում է ջրի և գազի NH3-ի, RIO-ի հավասարումը կստանա վերջնական ձևը.
KOH (p) + NH4 Cl (p) = KCl (p) + NH3 + H2 O
Մենք կազմում ենք RIO-ի ամբողջական իոնային հավասարումը օգտագործելով TR (մի մոռացեք վերևի աջ անկյունում գրել իոնի լիցքը).
K+ + OH- + NH4 + + Cl- = K+ + Cl- + NH3 + H2 O
Մենք կազմում ենք RIO-ի կարճ իոնային հավասարում, ջնջելով նույն իոնները ռեակցիայից առաջ և հետո.
Օ՜ - +NH 4 + =NH 3 + H2O
Մենք եզրակացնում ենք.
Հետևյալ նյութերի լուծույթների միջև փոխազդեցությունը կարող է իրականացվել, քանի որ այս RIO-ի արտադրանքներն են գազը (NH3) և ցածր տարանջատող նյութը ջուրը (H2O):
Առաջադրանք թիվ 2
Տրված սխեման.
2Հ + + CO 3 2- = Հ2 O+CO2
Ընտրեք նյութեր, որոնց փոխազդեցությունը ջրային լուծույթներում արտահայտվում է հետևյալ կրճատ հավասարումներով. Գրի՛ր համապատասխան մոլեկուլային և լրիվ իոնային հավասարումները:
TR-ի միջոցով ընտրում ենք ռեակտիվներ՝ 2H իոններ պարունակող ջրում լուծվող նյութեր + և CO3 2- .
Օրինակ, թթու - Հ 3 PO4 (p) և աղ -K2 CO3 (p).
Մենք կազմում ենք RIO մոլեկուլային հավասարումը.
2Հ 3 PO4 (ժզ) +3 Կ2 CO3 (p) -> 2K3 PO4 (p) + 3H2 CO3 (p)
Քանի որ ածխաթթուն անկայուն նյութ է, այն քայքայվում է ածխաթթու գազ CO 2 եւ ջուր Հ2 O, հավասարումը կունենա վերջնական ձև.
2Հ 3 PO4 (ժզ) +3 Կ2 CO3 (p) -> 2K3 PO4 (p) + 3CO2 + 3H2 Օ
Մենք կազմում ենք RIO-ի ամբողջական իոնային հավասարումը.
6Հ + +2PO4 3- + 6K+ + 3CO3 2- -> 6K+ + 2 PO4 3- + 3CO2 + 3H2 Օ
Մենք կազմում ենք RIO-ի կարճ իոնային հավասարում.
6Հ + +3CO3 2- = 3 CO2 + 3H2 Օ
2Հ + + CO3 2- = CO2 + Հ2 Օ
Մենք եզրակացնում ենք.
Ի վերջո, մենք ստացանք ցանկալի կրճատված իոնային հավասարումը, հետևաբար, առաջադրանքը կատարվեց ճիշտ:
Առաջադրանք թիվ 3
Գրեք փոխանակման ռեակցիան նատրիումի օքսիդի և ֆոսֆորաթթվի միջև մոլեկուլային, ամբողջական և կարճ իոնային ձևով:
1. Կազմում ենք մոլեկուլային հավասարում, բանաձևեր կազմելիս հաշվի ենք առնում վալենտականությունները (տե՛ս TR)
3 Նա 2 O (ne) + 2H3 PO4 (p) -> 2Na3 PO4 (p) + 3H2 O (md)
որտեղ ne-ը ոչ էլեկտրոլիտ է, չի տարանջատվում իոնների,
md - ցածր տարանջատվող նյութ, մենք չենք քայքայվում իոնների, ջուրը ռեակցիայի անշրջելիության նշան է
2. Կազմում ենք ամբողջական իոնային հավասարում.
3 Նա 2 O+6H+ + 2 PO4 3- -> 6 Na+ + 2 PO 4 3- + 3H2 Օ
3. Մենք չեղարկում ենք նույն իոնները և ստանում կարճ իոնային հավասարում.
3 Նա 2
O+6H+
-> 6 Na+
+ 3H2
Օ
Գործակիցները կրճատում ենք երեքով և ստանում.
Նա2
O+2H+
-> 2 Na+
+ Հ2
Օ
Այս ռեակցիան անշրջելի է, այսինքն. գնում է մինչև վերջ, քանի որ արտադրանքի մեջ ձևավորվում է ցածր տարանջատող նյութ:
ԱՆԿԱԽ ԱՇԽԱՏԱՆՔԻ ԱՌԱՋԱԴՐԱՆՔՆԵՐ
Առաջադրանք թիվ 1
Նատրիումի կարբոնատի և ծծմբաթթվի արձագանքը
Գրե՛ք նատրիումի կարբոնատի իոնափոխանակության հավասարումը ծծմբաթթվի հետ մոլեկուլային, լրիվ և կարճ իոնային ձևերով։
Առաջադրանք թիվ 2
ZnF 2
+ Ca (OH)2
->
Կ2
S+H3
PO4
->
Առաջադրանք թիվ 3
Ստուգեք հետևյալ փորձը
Բարիումի սուլֆատի տեղումներ
Գրե՛ք բարիումի քլորիդի իոնափոխանակության հավասարումը մագնեզիումի սուլֆատի հետ մոլեկուլային, լրիվ և կարճ իոնային ձևով։
Առաջադրանք թիվ 4
Լրացրե՛ք ռեակցիայի հավասարումները մոլեկուլային, լրիվ և կարճ իոնային ձևերով.
Hg (NO 3
)
2
+ Նա2
S ->
Կ2
ԱՅՍՊԵՍ3
+ HCl ->
Առաջադրանքը կատարելիս օգտագործեք ջրի մեջ նյութերի լուծելիության աղյուսակը: Հիշեք բացառությունների մասին:
Երբ որևէ ուժեղ թթու չեզոքացվում է որևէ ուժեղ հիմքով, ձևավորված ջրի յուրաքանչյուր մոլի համար արտազատվում է մոտ ջերմություն.
Սա հուշում է, որ նման ռեակցիաները կրճատվում են մեկ գործընթացի: Մենք կստանանք այս գործընթացի հավասարումը, եթե ավելի մանրամասն դիտարկենք վերը նշված ռեակցիաներից մեկը, օրինակ՝ առաջինը։ Մենք վերաշարադրում ենք դրա հավասարումը, գրելով ուժեղ էլեկտրոլիտներ իոնային տեսքով, քանի որ դրանք լուծույթում գոյություն ունեն իոնների տեսքով, իսկ թույլ էլեկտրոլիտները՝ մոլեկուլային ձևով, քանի որ դրանք լուծույթում են հիմնականում մոլեկուլների տեսքով (ջուրը շատ թույլ էլեկտրոլիտ է, տես. § 90):
Հաշվի առնելով ստացված հավասարումը, մենք տեսնում ենք, որ ռեակցիայի ընթացքում իոնները և չեն փոխվել: Հետևաբար, մենք նորից գրում ենք հավասարումը, բացառելով այս իոնները հավասարման երկու կողմերից: Մենք ստանում ենք.
Այսպիսով, ցանկացած ուժեղ թթվի չեզոքացման ռեակցիաները ցանկացած ուժեղ հիմքով կրճատվում են նույն գործընթացին` ջրածնի իոններից և հիդրօքսիդի իոններից ջրի մոլեկուլների ձևավորմանը: Հասկանալի է, որ այդ ռեակցիաների ջերմային ազդեցությունները նույնպես պետք է լինեն նույնը։
Խստորեն ասած՝ իոններից ջրի առաջացման ռեակցիան շրջելի է, ինչը կարելի է արտահայտել հավասարմամբ.
Այնուամենայնիվ, ինչպես կտեսնենք ստորև, ջուրը շատ թույլ էլեկտրոլիտ է և տարանջատվում է միայն չնչին աստիճանով: Այլ կերպ ասած, ջրի մոլեկուլների և իոնների միջև հավասարակշռությունը կտրուկ փոխվում է դեպի մոլեկուլների ձևավորում: Հետևաբար, գործնականում ուժեղ հիմքով ուժեղ թթվի չեզոքացման ռեակցիան ընթանում է մինչև վերջ։
Ցանկացած արծաթի աղի լուծույթը խառնելիս աղաթթուկամ նրա ցանկացած աղի լուծույթով միշտ ձևավորվում է արծաթի քլորիդի բնորոշ սպիտակ պանրային նստվածք.
Նմանատիպ ռեակցիաները նույնպես կրճատվում են մեկ գործընթացի: Նրա իոն-մոլեկուլային հավասարումը ստանալու համար մենք վերագրում ենք, օրինակ, առաջին ռեակցիայի հավասարումը, գրելով ուժեղ էլեկտրոլիտներ, ինչպես նախորդ օրինակում, իոնային ձևով, իսկ նստվածքի նյութը՝ մոլեկուլային տեսքով.
Ինչպես երևում է, ռեակցիայի ընթացքում իոնները և չեն ենթարկվում փոփոխությունների։ Հետևաբար, մենք վերացնում ենք դրանք և նորից գրում հավասարումը.
Սա դիտարկվող գործընթացի իոն-մոլեկուլային հավասարումն է։
Այստեղ պետք է նաև նկատի ունենալ, որ արծաթի քլորիդի նստվածքը գտնվում է իոնների հետ հավասարակշռության մեջ և լուծույթի մեջ, այնպես որ վերջին հավասարմամբ արտահայտված գործընթացը շրջելի է.
Այնուամենայնիվ, արծաթի քլորիդի ցածր լուծելիության պատճառով այս հավասարակշռությունը շատ ուժեղ է շարժվում դեպի աջ: Հետևաբար, կարելի է ենթադրել, որ իոններից առաջացման ռեակցիան գործնականում ավարտվում է։
Նստվածքի առաջացումը միշտ նկատվում է, երբ իոնները և գտնվում են զգալի կոնցենտրացիայի մեջ մեկ լուծույթում: Ուստի արծաթի իոնների օգնությամբ հնարավոր է հայտնաբերել լուծույթում իոնների առկայությունը և, ընդհակառակը, քլորիդ իոնների օգնությամբ՝ արծաթի իոնների առկայությունը; իոնը կարող է ծառայել որպես իոնի ռեակտիվ, իսկ իոնը՝ որպես իոնի:
Ապագայում մենք լայնորեն կօգտագործենք էլեկտրոլիտների հետ կապված ռեակցիաների հավասարումները գրելու իոն-մոլեկուլային ձևը։
Իոն-մոլեկուլային հավասարումներ կազմելու համար դուք պետք է իմանաք, թե որ աղերն են լուծելի ջրի մեջ և որոնք են գործնականում անլուծելի: ընդհանուր բնութագրերըՋրում ամենակարևոր աղերի լուծելիությունը տրված է աղյուսակում: տասնհինգ.
Աղյուսակ 15. Ջրի մեջ կարևորագույն աղերի լուծելիությունը
Իոն-մոլեկուլային հավասարումները օգնում են հասկանալ էլեկտրոլիտների միջև ռեակցիաների առանձնահատկությունները։ Դիտարկենք, որպես օրինակ, մի քանի ռեակցիաներ, որոնք ներառում են թույլ թթուներ և հիմքեր:
Ինչպես արդեն նշվեց, ցանկացած ուժեղ թթվի չեզոքացումը ցանկացած ուժեղ բազայի կողմից ուղեկցվում է նույն ջերմային ազդեցությամբ, քանի որ այն վերածվում է նույն գործընթացի `ջրածնի իոններից և հիդրօքսիդի իոններից ջրի մոլեկուլների ձևավորում:
Այնուամենայնիվ, երբ ուժեղ թթուն չեզոքացվում է թույլ հիմքով, թույլ թթուն ուժեղ կամ թույլ հիմքով, ջերմային ազդեցությունները տարբեր են: Գրենք նման ռեակցիաների իոն-մոլեկուլային հավասարումները։
Թույլ թթվի (քացախաթթու) չեզոքացում ուժեղ հիմքով (նատրիումի հիդրօքսիդ).
Այստեղ ուժեղ էլեկտրոլիտներն են նատրիումի հիդրօքսիդը և ստացված աղը, իսկ թույլերը՝ թթուն և ջուրը.
Ինչպես երևում է, ռեակցիայի ընթացքում փոփոխության չեն ենթարկվում միայն նատրիումի իոնները։ Հետևաբար, իոն-մոլեկուլային հավասարումն ունի ձև.
Ուժեղ թթվի (ազոտական թթու) չեզոքացում թույլ հիմքով (ամոնիումի հիդրօքսիդ).
Այստեղ իոնների տեսքով պետք է գրենք թթուն և ստացված աղը, իսկ մոլեկուլների՝ ամոնիումի հիդրօքսիդի և ջրի տեսքով.
Իոնները փոփոխության չեն ենթարկվում։ Բաց թողնելով դրանք, մենք ստանում ենք իոն-մոլեկուլային հավասարումը.
Թույլ թթվի (քացախաթթու) չեզոքացում թույլ հիմքով (ամոնիումի հիդրօքսիդ).
Այս ռեակցիայի մեջ բոլոր նյութերը, բացառությամբ ստացված թույլ էլեկտրոլիտների: Հետևաբար, հավասարման իոն-մոլեկուլային ձևն ունի ձև.
Համեմատելով ստացված իոն-մոլեկուլային հավասարումները՝ տեսնում ենք, որ դրանք բոլորը տարբեր են։ Ուստի պարզ է, որ դիտարկվող ռեակցիաների ջերմությունները նույնը չեն։
Ինչպես արդեն նշվեց, ուժեղ թթուների չեզոքացման ռեակցիաները ամուր հիմքեր, որի ընթացքում ջրածնի իոնները և հիդրօքսիդի իոնները միավորվում են ջրի մոլեկուլի մեջ, հոսում են գրեթե մինչև վերջ։ Մյուս կողմից, չեզոքացման ռեակցիաները, որոնցում մեկնարկային նյութերից առնվազն մեկը թույլ էլեկտրոլիտ է, և որոնցում թույլ կապված նյութերի մոլեկուլները առկա են ոչ միայն իոն-մոլեկուլային հավասարման աջ, այլև ձախ կողմում, մի գնա մինչև վերջ.
Նրանք հասնում են հավասարակշռության մի վիճակի, երբ աղը գոյակցում է այն թթվի և հիմքի հետ, որից ստացվում է: Ուստի ավելի ճիշտ է նման ռեակցիաների հավասարումները գրել որպես շրջելի ռեակցիաներ։
