2 jonska jednadžba. Jonske jednadžbe - Hipermarket znanja

Uravnotežite kompletnu molekularnu jednačinu. Prije pisanja jonske jednačine, originalna molekularna jednačina mora biti izbalansirana. Da biste to učinili, potrebno je ispred spojeva postaviti odgovarajuće koeficijente, tako da broj atoma svakog elementa na lijevoj strani bude jednak njihovom broju na desnoj strani jednačine.

• Zapišite broj atoma svakog elementa na obje strane jednačine.
• Dodajte koeficijente ispred elemenata (osim kisika i vodonika) tako da broj atoma svakog elementa na lijevoj i desnoj strani jednačine bude isti.
• Uravnotežite atome vodonika.
• Uravnotežite atome kiseonika.
• Izbrojite broj atoma svakog elementa na obje strane jednačine i provjerite je li isti.
• Na primer, nakon balansiranja jednačine Cr + NiCl 2 --> CrCl 3 + Ni, dobijamo 2Cr + 3NiCl 2 --> 2CrCl 3 + 3Ni.

Odredite stanje svake supstance koja učestvuje u reakciji.Često se o tome može suditi prema stanju problema. Postoje određena pravila koja pomažu u određivanju stanja u kojem se element ili veza nalazi.

Odrediti koja jedinjenja disociraju (odvajaju se na katione i anjone) u rastvoru. Tokom disocijacije, jedinjenje se raspada na pozitivne (kation) i negativne (anion) komponente. Ove komponente će tada ući u ionsku jednačinu hemijske reakcije.

Izračunajte naboj svakog disociranog jona. Kada to radite, zapamtite da metali formiraju pozitivno nabijene katione, a atomi nemetala pretvaraju se u negativne anione. Odredite naboje elemenata prema periodnom sistemu. Također je potrebno izbalansirati sva naelektrisanja u neutralnim jedinjenjima.

U otopinama elektrolita, reakcije se javljaju između hidratiziranih jona, zbog čega se nazivaju ionske reakcije. U njihovom pravcu, priroda i snaga hemijske veze u produktima reakcije su od velike važnosti. Obično izmjena u otopinama elektrolita dovodi do stvaranja spoja sa jačom kemijskom vezom. Dakle, tokom interakcije rastvora soli barijum hlorida BaCl 2 i kalijum sulfata K 2 SO 4, četiri vrste hidratisanih jona Ba 2 + (H 2 O) n, Cl - (H 2 O) m, K + (H 2 O) će biti u smjesi p, SO 2 -4 (H 2 O) q, između kojih će doći do reakcije prema jednačini:

BaCl 2 + K 2 SO 4 \u003d BaSO 4 + 2 KCl

Barijum sulfat će se istaložiti u obliku precipitata, u čijim kristalima hemijska veza između iona Ba 2+ i SO 2- 4 jača je od veze s molekulima vode koji ih hidratiziraju. Veza između K+ i Cl - jona samo neznatno premašuje zbir njihovih energija hidratacije, pa sudar ovih jona neće dovesti do stvaranja precipitata.

Dakle, može se sljedeći izlaz. Reakcije razmjene nastaju kada takvi joni interaguju, energija veze između kojih je u produktu reakcije mnogo veća od zbira njihovih energija hidratacije.

Reakcije ionske izmjene opisane su ionskim jednadžbama. Teško rastvorljivi, hlapljivi i blago disocirani spojevi zapisani su u molekularnom obliku. Ako se tokom interakcije otopina elektrolita ne formira nijedna od navedenih vrsta spojeva, to znači da se reakcije praktično ne dešavaju.

Formiranje teško rastvorljivih jedinjenja

Na primjer, interakcija između natrijevog karbonata i barijevog klorida u obliku molekularne jednadžbe je zapisana kao:

Na 2 CO 3 + BaCl 2 \u003d BaCO 3 + 2NaCl ili u obliku:

2Na + + CO 2- 3 + Ba 2+ + 2Cl - \u003d BaCO 3 + 2Na + + 2Cl -

Reagovali su samo joni Ba 2+ i CO -2, a stanje preostalih jona se nije promenilo, pa će kratka jonska jednadžba imati oblik:

CO 2- 3 + Ba 2+ \u003d BaCO 3

Formiranje isparljivih supstanci

Molekularna jednadžba za interakciju kalcijum karbonata i hlorovodonične kiseline piše se na sljedeći način:

CaCO 3 + 2HCl \u003d CaCl 2 + H 2 O + CO 2

Jedan od produkta reakcije - ugljični dioksid CO 2 - oslobođen je iz reakcijske sfere u obliku plina. Proširena ionska jednačina ima oblik:

CaCO 3 + 2H + + 2Cl - \u003d Ca 2+ + 2Cl - + H 2 O + CO 2

Rezultat reakcije je opisan sljedećom kratkom ionskom jednačinom:

CaCO 3 + 2H + \u003d Ca 2+ + H 2 O + CO 2

Formiranje blago disociranog spoja

Primjer takve reakcije je svaka reakcija neutralizacije, koja rezultira stvaranjem vode - blago disociranog spoja:

NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O

Na + + OH- + H + + Cl - \u003d Na + + Cl - + H 2 O

OH- + H + \u003d H 2 O

Iz kratke jonske jednačine slijedi da je proces izražen u interakciji H+ i OH- jona.

Sve tri vrste reakcija idu nepovratno, do kraja.

Ako se isprazne otopine, na primjer, natrijum hlorida i kalcijum nitrata, tada, kao što pokazuje jonska jednačina, neće doći do reakcije, jer se ne formira ni talog, ni gas, ni jedinjenje sa niskim stepenom disocije:

Prema tabeli rastvorljivosti utvrđujemo da su AgNO 3, KCl, KNO 3 rastvorljiva jedinjenja, AgCl je nerastvorljiva supstanca.

Sastavljamo ionsku jednačinu reakcije, uzimajući u obzir rastvorljivost jedinjenja:

Kratka ionska jednadžba otkriva suštinu tekuće kemijske transformacije. Vidi se da su u reakciji zapravo učestvovali samo joni Ag+ i Sl -. Ostali joni su ostali nepromijenjeni.

Primer 2. Napravite jednačinu molekularne i jonske reakcije između: a) gvožđe (III) hlorida i kalijum hidroksida; b) kalijum sulfat i cink jodid.

a) Sastavljamo molekularnu jednadžbu za reakciju između FeCl 3 i KOH:

Prema tabeli rastvorljivosti utvrđujemo da je od dobijenih jedinjenja samo gvožđe hidroksid Fe (OH) 3 nerastvorljiv. Sastavljamo jednačinu ionske reakcije:

Jonska jednadžba pokazuje da se koeficijenti 3 u molekularnoj jednačini primjenjuju podjednako na jone. Ovo je opšte pravilo sastavljanje jonskih jednačina. Opišimo jednadžbu reakcije u kratkom ionskom obliku:

Ova jednadžba pokazuje da su u reakciji učestvovali samo joni Fe3+ i OH-.

b) Napravimo molekularnu jednačinu za drugu reakciju:

K 2 SO 4 + ZnI 2 \u003d 2KI + ZnSO 4

Iz tabele rastvorljivosti proizilazi da su polazna i dobijena jedinjenja rastvorljiva, pa je reakcija reverzibilna, ne dolazi do kraja. Zaista, ovdje se ne stvara ni talog, ni plinovito jedinjenje, ni blago disocirano jedinjenje. Sastavimo kompletnu jednačinu ionske reakcije:

2K + + SO 2- 4 + Zn 2+ + 2I - + 2K + + 2I - + Zn 2+ + SO 2- 4

Primjer 3. Prema ionskoj jednačini: Cu 2+ +S 2- -= CuS, sastaviti molekularnu jednačinu za reakciju.

Jonska jednačina pokazuje da na lijevoj strani jednačine treba da budu molekuli spojeva koji sadrže Cu 2+ i S 2- jone. Ove supstance moraju biti rastvorljive u vodi.

Prema tabeli rastvorljivosti, biramo dva rastvorljiva jedinjenja, koja uključuju Cu 2+ kation i S 2- anjon. Napravimo jednadžbu molekularne reakcije između ovih jedinjenja:

CuSO 4 + Na 2 S CuS + Na 2 SO 4

Kada se bilo koja jaka kiselina neutralizira s bilo kojom jakom bazom, oslobađa se otprilike toplina za svaki mol vode koja se formira:

To sugerira da se takve reakcije svode na jedan proces. Dobit ćemo jednadžbu ovog procesa ako detaljnije razmotrimo jednu od gore navedenih reakcija, na primjer prvu. Prepisujemo njegovu jednačinu, pišući jake elektrolite u ionskom obliku, jer postoje u otopini u obliku jona, a slabi elektroliti u molekularnom obliku, jer su u otopini uglavnom u obliku molekula (voda je vrlo slab elektrolit, vidi § 90):

Uzimajući u obzir rezultirajuću jednačinu, vidimo da se tokom reakcije joni i nisu mijenjali. Stoga, ponovo pišemo jednačinu, isključujući ove ione s obje strane jednačine. Dobijamo:

Dakle, reakcije neutralizacije bilo koje jake kiseline sa bilo kojom jakom bazom svode se na isti proces - na stvaranje molekula vode iz vodikovih iona i hidroksidnih iona. To je jasno termalni efekti ove reakcije bi takođe trebale biti iste.

Strogo govoreći, reakcija stvaranja vode iz jona je reverzibilna, što se može izraziti jednadžbom

Međutim, kao što ćemo vidjeti u nastavku, voda je vrlo slab elektrolit i disocira samo u zanemarljivom stepenu. Drugim riječima, ravnoteža između molekula vode i jona je snažno pomjerena u pravcu stvaranja molekula. Stoga se u praksi reakcija neutralizacije jake kiseline sa jakom bazom odvija do kraja.

Prilikom miješanja otopine bilo koje srebrne soli sa hlorovodonične kiseline ili s otopinom bilo koje njegove soli uvijek nastaje karakterističan bijeli sirasti talog srebrnog klorida:

Slične reakcije se također svode na jedan proces. Da bismo dobili njenu ionsko-molekularnu jednačinu, prepisujemo, na primjer, jednadžbu prve reakcije, pišući jake elektrolite, kao u prethodnom primjeru, u ionskom obliku, a supstancu u talogu u molekularnom obliku:

Kao što se može vidjeti, joni i ne podliježu promjenama tokom reakcije. Stoga ih eliminišemo i ponovo pišemo jednačinu:

Ovo je ionsko-molekularna jednadžba procesa koji se razmatra.

Ovdje se također mora imati na umu da je talog klorida srebra u ravnoteži sa ionima iu rastvoru, tako da je proces izražen posljednjom jednačinom reverzibilan:

Međutim, zbog niske rastvorljivosti srebrnog hlorida, ova ravnoteža je jako pomerena udesno. Stoga možemo pretpostaviti da se reakcija formiranja iz jona praktički završava.

Formiranje precipitata će se uvijek primijetiti kada su ioni i u značajnoj koncentraciji u jednoj otopini. Stoga je uz pomoć iona srebra moguće otkriti prisustvo iona u otopini i, obrnuto, uz pomoć hloridnih jona, prisustvo iona srebra; jon može poslužiti kao reaktant za jon, a ion kao reaktant za jon.

U budućnosti ćemo naširoko koristiti ionsko-molekularni oblik pisanja jednadžbi reakcija koje uključuju elektrolite.

Da biste sastavili ionsko-molekularne jednadžbe, morate znati koje soli su topljive u vodi, a koje su praktično nerastvorljive. opšte karakteristike rastvorljivost u vodi najvažnijih soli data je u tabeli. petnaest.

Tabela 15. Rastvorljivost najvažnijih soli u vodi

Jonsko-molekularne jednadžbe pomažu razumjeti karakteristike reakcija između elektrolita. Razmotrimo, kao primjer, nekoliko reakcija koje uključuju slabe kiseline i baze.

Kao što je već spomenuto, neutralizacija bilo koje jake kiseline bilo kojom jakom bazom praćena je istim toplinskim efektom, budući da se svodi na isti proces - formiranje molekula vode iz vodikovih iona i hidroksidnih iona.

Međutim, kada se jaka kiselina neutrališe slabom bazom, slaba kiselina sa jakom ili slabom bazom, termički efekti su različiti. Napišimo ionsko-molekularne jednačine za takve reakcije.

Neutralizacija slabe kiseline (octene kiseline) sa jakom bazom (natrijum hidroksid):

Ovdje su jaki elektroliti natrijum hidroksid i nastala sol, a slabi kiselina i voda:

Kao što se može vidjeti, samo joni natrijuma ne podliježu promjenama tokom reakcije. Prema tome, ionsko-molekularna jednadžba ima oblik:

Neutralizacija jake kiseline (dušične kiseline) sa slabom bazom (amonijum hidroksid):

Ovdje u obliku jona moramo napisati kiselinu i nastalu sol, a u obliku molekula amonijum hidroksid i vodu:

Joni ne prolaze kroz promjene. Izostavljajući ih, dobijamo ionsko-molekularnu jednačinu:

Neutralizacija slabe kiseline (octene kiseline) sa slabom bazom (amonijum hidroksid):

U ovoj reakciji sve tvari, osim nastalih slabih elektrolita. Prema tome, ionsko-molekularni oblik jednadžbe ima oblik:

Upoređujući dobijene ionsko-molekularne jednačine, vidimo da su sve različite. Stoga je jasno da topline razmatranih reakcija nisu iste.

Kao što je već spomenuto, reakcije neutralizacije jakih kiselina sa jakim bazama, tokom kojih se joni vodika i hidroksid ioni spajaju u molekul vode, teku gotovo do kraja. Reakcije neutralizacije, s druge strane, u kojima je barem jedna od polaznih supstanci slab elektrolit i u kojima su molekuli slabo povezanih supstanci prisutni ne samo na desnoj, već i na lijevoj strani ionsko-molekularne jednadžbe, ne nastavljajte do kraja.

Oni postižu stanje ravnoteže u kojem sol koegzistira s kiselinom i bazom iz kojih je izvedena. Stoga je ispravnije pisati jednačine takvih reakcija kao reverzibilne reakcije.

Prilikom sastavljanja ionskih jednadžbi treba se voditi činjenicom da su formule niskodisocijacijskih, nerastvorljivih i plinovitih tvari napisane u molekularnom obliku. Ako se supstanca istaloži, tada se, kao što već znate, pored njene formule stavlja strelica koja je usmjerena prema dolje (↓), a ako se plinovita tvar oslobađa tijekom reakcije, tada se pored njene formule stavlja strelica prema gore ().

Na primjer, ako se otopina barijevog klorida BaCl 2 doda otopini natrijum sulfata Na 2 SO 4 (slika 132), tada kao rezultat reakcije, bijeli talog barijum sulfat BaSO 4 . Pišemo jednačinu molekularne reakcije:

Rice. 132.
Reakcija između natrijum sulfata i barijum hlorida

Prepisujemo ovu jednačinu, prikazujući jake elektrolite kao ione, a one koji napuštaju reakcijsku sferu kao molekule:

Tako smo zapisali kompletnu jednačinu ionske reakcije. Ako izuzmemo identične jone sa obe strane jednačine, odnosno ione koji ne učestvuju u reakciji (2Na + i 2Cl - na levoj i desnoj strani jednačine), onda se dobija redukovana jednačina ionske reakcije:

Ova jednadžba pokazuje da se suština reakcije svodi na interakciju barijevih iona Ba 2+ i sulfatnih iona, kao rezultat toga nastaje talog BaSO 4. U ovom slučaju uopće nije važno koji su elektroliti uključivali te ione prije reakcije. Slična interakcija se takođe može uočiti između K 2 SO 4 i Ba(NO 3) 2 , H 2 SO 4 i BaCl 2 .

Laboratorijski eksperiment br. 17
Interakcija rastvora natrijum hlorida i srebrovog nitrata

U 1 ml rastvora natrijum hlorida u epruveti dodajte pipetom nekoliko kapi rastvora srebrnog nitrata. Šta gledaš? Zapišite molekularne i ionske jednačine reakcije. Prema skraćenoj ionskoj jednadžbi, ponuditi nekoliko opcija za provođenje takve reakcije s drugim elektrolitima. Zapišite molekularne jednačine izvedenih reakcija.

Dakle, skraćene jonske jednačine su jednačine u opšti pogled, koji karakteriziraju suštinu kemijske reakcije i pokazuju koji ioni reagiraju i koja supstanca nastaje kao rezultat.

Rice. 133.
Interakcija azotna kiselina i natrijum hidroksida

Ako se otopini natrijevog hidroksida, grimizno obojenog fenolftaleinom, doda višak otopine dušične kiseline (Sl. 133), otopina će postati bezbojna, što će poslužiti kao signal za hemijsku reakciju:

NaOH + HNO 3 \u003d NaNO 3 + H 2 O.

Potpuna ionska jednadžba za ovu reakciju je:

Na + + OH - + H + + NO 3 = Na + + NO - 3 + H 2 O.

Ali pošto ioni Na + i NO - 3 u rastvoru ostaju nepromenjeni, oni se ne mogu napisati, i na kraju se zapisuje skraćena jednačina ionske reakcije na sledeći način:

H + + OH - \u003d H 2 O.

Pokazuje da se interakcija jake kiseline i lužine svodi na interakciju H + iona i OH - iona, zbog čega nastaje nisko-disocijacijska tvar - voda.

Takva reakcija izmjene može se dogoditi ne samo između kiselina i lužina, već i između kiselina i nerastvorljive baze. Na primjer, ako dobijete plavi talog nerastvorljivog bakar (II) hidroksida reakcijom bakar (II) sulfata sa alkalijom (slika 134):

a zatim nastali talog podeliti na tri dela i talogu u prvoj epruveti dodati rastvor sumporne kiseline, u drugoj epruveti talogu hlorovodonične kiseline, a u trećoj epruveti talogu rastvor azotne kiseline , tada će se talog rastvoriti u sve tri epruvete (slika 135).

Rice. 135.
Interakcija bakrenog (II) hidroksida sa kiselinama:
a - sumporna; b - sol; u - azot

To će značiti da u svim slučajevima hemijska reakcija, čija se suština odražava upotrebom iste jonske jednačine.

Cu(OH) 2 + 2H + = Cu 2+ + 2H 2 O.

Da biste to potvrdili, zapišite molekularne, pune i skraćene ionske jednačine gornjih reakcija.

Laboratorijski eksperiment br. 18
Dobivanje nerastvorljivog hidroksida i njegova interakcija sa kiselinama

U tri epruvete sipajte 1 ml rastvora gvožđe (III) hlorida ili sulfata. U svaku epruvetu sipajte 1 ml rastvora alkalije. Šta gledaš? Zatim se u epruvete dodaju rastvori sumporne, azotne i hlorovodonične kiseline, sve dok talog ne nestane. Zapišite molekularne i ionske jednačine reakcije.

Predložite nekoliko opcija za provođenje takve reakcije s drugim elektrolitima. Zapišite molekularne jednadžbe za predložene reakcije.

Razmislite jonske reakcije, koji teku sa stvaranjem gasa.

U dve epruvete sipajte po 2 ml rastvora natrijum karbonata i kalijum karbonata. Zatim u prvu sipajte hlorovodoničnu kiselinu, a u drugu rastvor azotne kiseline (sl. 136). U oba slučaja primijetit ćemo karakteristično "kuhanje" zbog oslobođenog ugljičnog dioksida.

Rice. 136.
Interakcija rastvorljivih karbonata:
a - sa hlorovodoničnom kiselinom; b - sa azotnom kiselinom

Napišimo jednadžbe molekularne i ionske reakcije za prvi slučaj:

Reakcije koje se javljaju u otopinama elektrolita zapisuju se pomoću ionskih jednačina. Ove reakcije se nazivaju reakcije ionske izmjene, jer elektroliti razmjenjuju svoje ione u otopini. Dakle, mogu se izvući dva zaključka.

Ključne riječi i fraze

1. Molekularne i jonske jednadžbe reakcija.
2. Reakcije jonske izmjene.
3. Reakcije neutralizacije.

Rad sa računarom

1. Pogledajte elektronsku aplikaciju. Proučite materijal lekcije i dovršite predložene zadatke.
2. Pretražujte na Internetu adrese e-pošte koje mogu poslužiti kao dodatni izvori koji otkrivaju sadržaj ključnih riječi i fraza pasusa. Ponudite učitelju svoju pomoć u pripremi nove lekcije - napišite poruku ključne riječi i fraze u sljedećem pasusu.

Pitanja i zadaci