วิธีการทาสีบนไอออน สมการปฏิกิริยาไอออนิก
คำแนะนำ
ลองพิจารณาตัวอย่างการก่อตัวของสารประกอบที่ละลายได้เพียงเล็กน้อย
Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl
หรือรุ่นไอออนิก:
2Na+ +SO42- +Ba2++ 2Cl- = BaSO4 + 2Na+ + 2Cl-
เมื่อแก้สมการไอออนิกต้องปฏิบัติตามกฎต่อไปนี้:
ไม่รวมไอออนที่เหมือนกันจากทั้งสองส่วน
ควรจำไว้ว่าจำนวนเงิน ค่าไฟฟ้าทางด้านซ้ายของสมการต้องเท่ากับผลรวมของประจุไฟฟ้าทางด้านขวาของสมการ
เขียน สมการไอออนิกอันตรกิริยาระหว่างสารละลายในน้ำของสารต่อไปนี้: a) HCl และ NaOH; ข) AgNO3 และ NaCl; ค) K2CO3 และ H2SO4; ง) CH3COOH และ NaOH
การตัดสินใจ. เขียนสมการปฏิสัมพันธ์ของสารเหล่านี้ในรูปโมเลกุล:
ก) HCl + NaOH = NaCl + H2O
ข) AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3
ค) K2CO3 + H2SO4 = K2SO4 + CO2 + H2O
ง) CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O
โปรดทราบว่าปฏิกิริยาของสารเหล่านี้เป็นไปได้ เนื่องจากเป็นผลให้ไอออนเกาะเกิดขึ้นกับการก่อตัวของสารอ่อน (H2O) หรือสารที่ละลายได้น้อย (AgCl) หรือก๊าซ (CO2)
ไม่รวมไอออนเดียวกันจากส่วนซ้ายและขวาของสมการ (ในกรณีของตัวเลือก a) - ไอออนและในกรณี b) - โซเดียมไอออนและ -ion ในกรณี c) - โพแทสเซียมไอออนและซัลเฟตไอออน) d) - โซเดียมไอออน หาคำตอบของสมการไอออนิกเหล่านี้:
ก) H+ + OH- = H2O
b) Ag+ + Cl- = AgCl
ค) CO32- + 2H+ = CO2 + H2O
ง) CH3COOH + OH- = CH3COO- + H2O
ค่อนข้างบ่อยในอิสระและ ควบคุมงานมีงานที่เกี่ยวข้องกับการแก้สมการปฏิกิริยา อย่างไรก็ตาม ไม่มีความรู้ ทักษะ และความสามารถแม้แต่น้อย แม้แต่สารเคมีที่ง่ายที่สุด สมการอย่าเขียน
คำแนะนำ
ก่อนอื่น คุณต้องศึกษาสารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์พื้นฐานก่อน ในกรณีร้ายแรง คุณสามารถมีเอกสารสรุปข้อมูลที่เหมาะสมไว้ข้างหน้าซึ่งสามารถช่วยได้ในระหว่างการมอบหมาย หลังฝึกจะยังเก็บความทรงจำ ความรู้ที่จำเป็นและทักษะ
ฐานเป็นวัสดุที่หุ้มตลอดจนวิธีการเพื่อให้ได้สารประกอบแต่ละชนิด มักจะนำเสนอในรูปแบบ แบบแผนทั่วไปตัวอย่างเช่น 1. + เบส = เกลือ + น้ำ
2. กรดออกไซด์ + เบส = เกลือ + น้ำ
3. ออกไซด์พื้นฐาน + กรด = เกลือ + น้ำ
4. โลหะ + (dil) กรด \u003d เกลือ + ไฮโดรเจน
5. เกลือที่ละลายน้ำได้ + เกลือที่ละลายน้ำได้ = เกลือที่ไม่ละลายน้ำ + เกลือที่ละลายน้ำได้
6. เกลือที่ละลายน้ำได้ + = เบสที่ไม่ละลายน้ำ + เกลือที่ละลายน้ำได้
การมีตารางการละลายเกลือต่อหน้าต่อตาคุณ และคุณสามารถใช้แผ่นโกงเพื่อแก้ปัญหาได้ สมการปฏิกิริยา สำคัญแค่มี รายการทั้งหมดแบบแผนดังกล่าวตลอดจนข้อมูลเกี่ยวกับสูตรและชื่อของสารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์ประเภทต่างๆ
หลังจากที่สมการสำเร็จแล้ว ก็จำเป็นต้องตรวจสอบความถูกต้องของการเขียนสูตรเคมี กรด เกลือ และเบสสามารถตรวจสอบได้ง่ายกับตารางการละลาย ซึ่งแสดงประจุของสารตกค้างที่เป็นกรดและไอออนของโลหะ สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าโดยทั่วไปแล้วประจุใด ๆ จะต้องเป็นกลางทางไฟฟ้า นั่นคือจำนวนประจุบวกต้องตรงกับจำนวนของประจุลบ อย่าลืมคำนึงถึงดัชนีซึ่งคูณด้วยค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้อง
หากผ่านขั้นตอนนี้และมีความมั่นใจในการสะกดคำที่ถูกต้อง สมการเคมี ปฏิกิริยาตอนนี้คุณสามารถจัดเรียงสัมประสิทธิ์ได้อย่างปลอดภัย สมการเคมีเป็นสัญกรณ์ ปฏิกิริยาทาง สัญลักษณ์ทางเคมี, ดัชนีและสัมประสิทธิ์ ในขั้นตอนนี้ของงาน จำเป็นต้องปฏิบัติตามกฎ: ค่าสัมประสิทธิ์อยู่หน้าสูตรเคมีและนำไปใช้กับองค์ประกอบทั้งหมดที่ประกอบขึ้นเป็นสาร
ดัชนีถูกวางไว้หลัง องค์ประกอบทางเคมีด้านล่างเล็กน้อย และอ้างถึงองค์ประกอบทางเคมีทางด้านซ้ายเท่านั้น
หากกลุ่ม (เช่น กรดตกค้างหรือหมู่ไฮดรอกซิล) อยู่ในวงเล็บ คุณจำเป็นต้องเรียนรู้ว่าดัชนีที่อยู่ติดกันสองตัว (ก่อนและหลังวงเล็บ) ถูกคูณ
เมื่อนับอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี สัมประสิทธิ์จะถูกคูณ (ไม่รวมกัน!) ด้วยดัชนี
ถัดไปจะคำนวณปริมาณขององค์ประกอบทางเคมีแต่ละชนิดเพื่อให้จำนวนองค์ประกอบทั้งหมดที่ประกอบเป็นสารตั้งต้นตรงกับจำนวนอะตอมที่ประกอบเป็นสารประกอบที่เกิดขึ้นจากผลิตภัณฑ์ ปฏิกิริยา. โดยการวิเคราะห์และนำกฎข้างต้นไปใช้ เราสามารถเรียนรู้ที่จะแก้ไขได้ สมการปฏิกิริยาที่เป็นส่วนหนึ่งของสายโซ่ของสาร
>> เคมี: สมการไอออนิก
สมการไอออนิก
ดังที่คุณทราบจากบทเรียนเคมีครั้งก่อนๆ ส่วนใหญ่ของ ปฏิกริยาเคมีเกิดขึ้นในการแก้ปัญหา และเนื่องจากสารละลายอิเล็กโทรไลต์ทั้งหมดมีไอออน เราจึงกล่าวได้ว่าปฏิกิริยาในสารละลายอิเล็กโทรไลต์จะลดลงเป็นปฏิกิริยาระหว่างไอออน
ปฏิกิริยาเหล่านี้ที่เกิดขึ้นระหว่างไอออนเรียกว่าปฏิกิริยาไอออนิก และสมการไอออนิกก็คือสมการของปฏิกิริยาเหล่านี้อย่างแม่นยำ
ตามกฎแล้ว สมการปฏิกิริยาไอออนิกได้มาจากสมการโมเลกุล แต่สิ่งนี้เกิดขึ้นภายใต้กฎต่อไปนี้:
ประการแรก สูตรของอิเล็กโทรไลต์อ่อน เช่นเดียวกับสารที่ไม่ละลายน้ำและละลายได้ไม่ดี ก๊าซ ออกไซด์ ฯลฯ ในรูปของไอออนจะไม่ถูกบันทึกข้อยกเว้นของกฎนี้คือไอออน HSO-4 แล้วอยู่ในรูปแบบเจือจาง
ประการที่สองในรูปแบบของไอออนตามกฎแล้วจะมีการนำเสนอสูตรของกรดแก่ด่างและเกลือที่ละลายน้ำได้ ควรสังเกตด้วยว่าสูตรเช่น Ca (OH) 2 นำเสนอในรูปของไอออนในกรณีที่ใช้น้ำปูนขาว หากใช้นมมะนาวซึ่งมีอนุภาคที่ไม่ละลายน้ำของ Ca (OH) 2 สูตรจะไม่ถูกบันทึกในรูปของไอออน
เมื่อรวบรวมสมการไอออนิก ตามกฎแล้ว จะใช้อิออนเต็มและตัวย่อ นั่นคือ สมการปฏิกิริยาไอออนิกแบบสั้น หากเราพิจารณาสมการไอออนิกซึ่งมีรูปรีดิวซ์แล้ว เราจะไม่สังเกตไอออนในสมการนั้น นั่นคือไม่มีไอออนจากทั้งสองส่วนของสมการไอออนิกทั้งหมด
ลองดูตัวอย่างวิธีการเขียนสมการโมเลกุล เต็ม และรีดิวซ์:
ดังนั้นจึงควรจำไว้ว่าสูตรของสารที่ไม่ย่อยสลายเช่นเดียวกับสารที่ไม่ละลายน้ำและเป็นก๊าซเมื่อรวบรวมสมการไอออนิกมักจะเขียนในรูปแบบโมเลกุล
นอกจากนี้ควรจำไว้ว่าในกรณีที่สารตกตะกอนจากนั้นจะแสดงลูกศรชี้ลง (↓) ถัดจากสูตรดังกล่าว ในกรณีที่มีการปล่อยสารก๊าซในระหว่างปฏิกิริยาถัดจากสูตรควรมีไอคอนเช่นลูกศรขึ้น ()
มาดูตัวอย่างกันดีกว่า หากเรามีสารละลายโซเดียมซัลเฟต Na2SO4 และเราเติมสารละลายแบเรียมคลอไรด์ BaCl2 ลงไป (รูปที่ 132) เราจะเห็นว่าเราได้ก่อตัวขึ้นแล้ว ตกตะกอนสีขาวแบเรียมซัลเฟต BaSO4
ดูภาพอย่างระมัดระวังซึ่งแสดงปฏิกิริยาของโซเดียมซัลเฟตและแบเรียมคลอไรด์:
ทีนี้มาเขียนสมการโมเลกุลของปฏิกิริยากัน:
ทีนี้ เรามาเขียนสมการนี้ใหม่ โดยที่อิเล็กโทรไลต์เข้มข้นจะแสดงเป็นไอออน และปฏิกิริยาที่ออกจากทรงกลมจะแสดงเป็นโมเลกุล:
ต่อหน้าเราคือสมการไอออนิกที่สมบูรณ์ของปฏิกิริยา
ทีนี้ลองเอาไอออนที่เหมือนกันออกจากสมการหนึ่งและอีกส่วนหนึ่ง นั่นคือ ไอออนที่ไม่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยา 2Na + และ 2Cl จากนั้นเราจะได้สมการปฏิกิริยาไอออนิกที่สั้นลงซึ่งจะมีลักษณะดังนี้:
จากสมการนี้ เราจะเห็นว่าแก่นแท้ทั้งหมดของปฏิกิริยานี้ลดลงเหลือเพียงปฏิกิริยาของแบเรียมไอออน Ba2+ และไอออนซัลเฟต
และด้วยเหตุนี้ จึงเกิดตะกอน BaSO4 ขึ้น แม้ว่าไอออนเหล่านี้จะอยู่ในอิเล็กโทรไลต์ใดก่อนเกิดปฏิกิริยาก็ตาม
วิธีแก้สมการไอออนิก
และสุดท้าย มาสรุปบทเรียนของเราและพิจารณาวิธีแก้สมการไอออนิก เราทราบแล้วว่าปฏิกิริยาทั้งหมดที่เกิดขึ้นในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ระหว่างไอออนนั้นเป็นปฏิกิริยาไอออนิก ปฏิกิริยาเหล่านี้มักจะถูกแก้หรืออธิบายโดยใช้สมการไอออนิก
นอกจากนี้ ควรจำไว้ว่าสารประกอบทั้งหมดที่ระเหยง่าย ละลายได้ยาก หรือแยกตัวออกเล็กน้อย จะพบสารละลายในรูปของโมเลกุล นอกจากนี้ ไม่ควรลืมว่าในกรณีที่ไม่มีสารประกอบประเภทข้างต้นเกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาของสารละลายอิเล็กโทรไลต์ หมายความว่าปฏิกิริยาจะไม่เกิดขึ้นจริง
กฎสำหรับการแก้สมการไอออนิก
สำหรับตัวอย่างที่ชัดเจน ลองใช้การก่อตัวของสารประกอบที่ละลายได้น้อยดังนี้:
Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl
ในรูปไอออนิก นิพจน์นี้จะมีลักษณะดังนี้:
2Na+ + SO42- + Ba2+ + 2Cl- = BaSO4 + 2Na+ + 2Cl-
เนื่องจากเราสังเกตว่ามีเพียงไอออนแบเรียมและซัลเฟตไอออนเท่านั้นที่เข้าสู่ปฏิกิริยา ในขณะที่ไอออนที่เหลือไม่ทำปฏิกิริยาและสถานะของไอออนยังคงเหมือนเดิม จากนี้ไปเราสามารถทำให้สมการนี้ง่ายขึ้นและเขียนในรูปแบบย่อ:
Ba2+ + SO42- = BaSO4
ทีนี้มาจำไว้ว่าเราควรทำอย่างไรเมื่อแก้สมการไอออนิก:
ขั้นแรก ต้องแยกไอออนที่เหมือนกันออกจากสมการทั้งสองข้าง
ประการที่สอง เราไม่ควรลืมว่าผลรวมของประจุไฟฟ้าของสมการต้องเท่ากัน ทั้งทางขวาและทางซ้ายด้วย
1. เขียนสูตรของสารที่ทำปฏิกิริยา ใส่เครื่องหมาย "เท่ากับ" และเขียนสูตรของสารที่เกิดขึ้น ตั้งค่าสัมประสิทธิ์
2. ใช้ตารางการละลาย เขียนสูตรของสารในรูปแบบไอออนิก (เกลือ กรด เบส) ที่ระบุในตารางการละลายด้วยตัวอักษร “P” (ที่ละลายได้สูงในน้ำ) ยกเว้นแคลเซียมไฮดรอกไซด์ ซึ่งแม้ว่า ระบุด้วยตัวอักษร "M" อย่างไรก็ตามในสารละลายที่เป็นน้ำจะแยกตัวออกเป็นไอออนได้ดี
3. ต้องจำไว้ว่าโลหะ, ออกไซด์ของโลหะและอโลหะ, น้ำ, สารก๊าซ, สารประกอบที่ไม่ละลายน้ำ, ที่ระบุไว้ในตารางการละลายด้วยตัวอักษร "H" ไม่สลายตัวเป็นไอออน สูตรของสารเหล่านี้เขียนอยู่ในรูปโมเลกุล รับสมการไอออนิกแบบเต็ม
4. ลดไอออนที่เหมือนกันก่อนและหลังเครื่องหมายเท่ากับในสมการ รับสมการไอออนิกที่ลดลง
5.จำไว้!
อาร์ - ตัวละลาย;
M - สารที่ละลายได้ไม่ดี
TP - ตารางการละลาย
อัลกอริทึมสำหรับการรวบรวมปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออน (RIO)
ในรูปแบบอิออนโมเลกุลเต็มและสั้น
ตัวอย่างการรวบรวมปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออน
1. หากเป็นผลจากปฏิกิริยาปล่อยสารที่มีความแตกตัวต่ำ (md) - น้ำ
ในกรณีนี้ สมการไอออนิกเต็มจะเหมือนกับสมการไอออนิกรีดิวซ์
2. หากปล่อยสารที่ไม่ละลายน้ำออกมาอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยา
ในกรณีนี้ สมการปฏิกิริยาไอออนิกแบบเต็มจะตรงกับสมการรีดิวซ์ ปฏิกิริยานี้ดำเนินไปจนสุดทาง โดยเห็นได้จากข้อเท็จจริงสองประการในคราวเดียว: การก่อตัวของสารที่ไม่ละลายในน้ำ และการปล่อยน้ำ
3. หากมีการปล่อยสารที่เป็นก๊าซอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยา
ทำงานให้เสร็จในหัวข้อ "ปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออน"
งานหมายเลข 1
พิจารณาว่าปฏิกิริยาระหว่างสารละลายของสารต่อไปนี้สามารถทำได้หรือไม่ เขียนปฏิกิริยาในรูปไอออนิกแบบสั้นโมเลกุลเต็ม:
โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์และแอมโมเนียมคลอไรด์
การตัดสินใจ
กำลังรวบรวม สูตรเคมีสารตามชื่อโดยใช้ความจุและเขียน RIO ในรูปแบบโมเลกุล (เราตรวจสอบความสามารถในการละลายของสารตาม TR):
KOH + NH4 Cl = KCl + NH4 OH
เนื่องจาก NH4 OH เป็นสารที่ไม่เสถียรและสลายตัวเป็นน้ำและก๊าซ NH3 สมการ RIO จะอยู่ในรูปแบบสุดท้าย
KOH (p) + NH4 Cl (p) = KCl (p) + NH3 + H2 O
เราเขียนสมการไอออนิก RIO แบบเต็มโดยใช้ TR (อย่าลืมเขียนประจุของไอออนที่มุมขวาบน):
K+ + OH- + NH4 + + Cl- = K+ + Cl- + NH3 + H2 O
เราเขียนสมการไอออนิก RIO สั้น ๆ โดยลบไอออนเดียวกันก่อนและหลังปฏิกิริยา:
โอ้ - +NH 4 + = NH 3 + H2O
เราสรุป:
ปฏิกิริยาระหว่างสารละลายของสารต่อไปนี้สามารถทำได้ เนื่องจากผลิตภัณฑ์ของ RIO นี้คือก๊าซ (NH3) และน้ำของสารที่มีความแตกตัวต่ำ (H2 O)
งานหมายเลข 2
โครงการที่ได้รับ:
2H + + CO 3 2- = โฮ2 O+CO2
เลือกสาร ปฏิกิริยาระหว่างซึ่งในสารละลายในน้ำจะแสดงโดยสมการย่อดังต่อไปนี้ เขียนสมการโมเลกุลและอิออนเต็มที่สอดคล้องกัน
การใช้ TR เราเลือกรีเอเจนต์ - สารที่ละลายน้ำได้ซึ่งมีไอออน 2H + และCO3 2- .
ตัวอย่างเช่น กรด - H 3 ป4 (p) และเกลือ -K2 CO3 (ป).
เราเขียนสมการโมเลกุล RIO:
2H 3 ป4 (p) +3 K2 CO3 (p) -> 2K3 ป4 (p) + 3H2 CO3 (พี)
เนื่องจากกรดคาร์บอนิกเป็นสารที่ไม่เสถียรจึงสลายตัวเป็นคาร์บอนไดออกไซด์CO 2 และน้ำ H2 O สมการจะอยู่ในรูปแบบสุดท้าย:
2H 3 ป4 (p) +3 K2 CO3 (p) -> 2K3 ป4 (p) + 3CO2 + 3H2 อู๋
เราเขียนสมการไอออนิก RIO แบบเต็ม:
6H + +2PO4 3- + 6K+ + 3CO3 2- -> 6K+ + 2PO4 3- + 3CO2 + 3H2 อู๋
เราเขียนสมการไอออนิก RIO สั้น ๆ :
6H + +3CO3 2- = 3CO2 + 3H2 อู๋
2H + +CO3 2- = CO2 + โฮ2 อู๋
เราสรุป:
ในที่สุด เราก็ได้สมการไอออนิกแบบรีดิวซ์ตามที่ต้องการ ดังนั้น งานจึงเสร็จสมบูรณ์อย่างถูกต้อง
งานหมายเลข 3
เขียนปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนระหว่างโซเดียมออกไซด์และกรดฟอสฟอริกในรูปแบบไอออนิกแบบโมเลกุลเต็มและแบบสั้น
1. เราสร้างสมการโมเลกุล เมื่อรวบรวมสูตร เราพิจารณาวาเลนซี (ดู TR)
3Na 2 O (เน) + 2H3 ป4 (p) -> 2Na3 ป4 (p) + 3H2 โอ (เอ็มดี)
โดยที่ ne เป็นอิเล็กโทรไลต์ไม่แตกตัวเป็นไอออน
md - สารที่มีความแตกตัวต่ำเราไม่สลายตัวเป็นไอออนน้ำเป็นสัญลักษณ์ของการกลับไม่ได้ของปฏิกิริยา
2. เราเขียนสมการไอออนิกที่สมบูรณ์:
3Na 2 O+6H+ + 2PO4 3- -> 6Na+ + 2PO 4 3- + 3H2 อู๋
3. เรายกเลิกไอออนเดียวกันและรับสมการไอออนิกสั้น ๆ :
3Na 2
O+6H+
-> 6Na+
+ 3H2
อู๋
เราลดค่าสัมประสิทธิ์ลงสามและรับ:
นา2
O+2H+
-> 2Na+
+ โฮ2
อู๋
ปฏิกิริยานี้ย้อนกลับไม่ได้ กล่าวคือ ไปสู่จุดสิ้นสุดเนื่องจากน้ำที่มีสารแยกตัวต่ำจะก่อตัวขึ้นในผลิตภัณฑ์
งานเพื่อการทำงานอิสระ
งานหมายเลข 1
ปฏิกิริยาระหว่างโซเดียมคาร์บอเนตกับกรดซัลฟิวริก
เขียนสมการสำหรับปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออนของโซเดียมคาร์บอเนตกับกรดซัลฟิวริกในรูปแบบไอออนิกแบบโมเลกุลเต็มและแบบสั้น
งานหมายเลข 2
ZnF 2
+ Ca(OH)2
->
K2
S+H3
ป4
->
งานหมายเลข 3
ตรวจสอบการทดลองต่อไปนี้
การตกตะกอนของแบเรียมซัลเฟต
เขียนสมการสำหรับปฏิกิริยาของการแลกเปลี่ยนไอออนของแบเรียมคลอไรด์กับแมกนีเซียมซัลเฟตในรูปแบบไอออนิกแบบโมเลกุลเต็มและแบบสั้น
งานหมายเลข 4
เติมสมการปฏิกิริยาให้สมบูรณ์ในรูปแบบไอออนิกแบบโมเลกุลเต็มและแบบสั้น:
ปรอท(NO 3
)
2
+ นา2
ส ->
K2
ดังนั้น3
+ HCl ->
เมื่อทำงานเสร็จแล้วให้ใช้ตารางการละลายของสารในน้ำ จำเกี่ยวกับข้อยกเว้น!
บ่อยครั้งที่เด็กนักเรียนและนักเรียนต้องทำสิ่งที่เรียกว่า สมการปฏิกิริยาไอออนิก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ปัญหาที่ 31 ที่เสนอใน Unified State Examination in Chemistry นั้นอุทิศให้กับหัวข้อนี้ ในบทความนี้ เราจะพูดถึงรายละเอียดอัลกอริทึมสำหรับการเขียนสมการไอออนิกแบบสั้นและสมบูรณ์ เราจะวิเคราะห์ตัวอย่างมากมาย ระดับต่างๆความยากลำบาก
ทำไมต้องใช้สมการไอออนิก
ฉันขอเตือนคุณว่าเมื่อสารจำนวนมากละลายในน้ำ (และไม่ใช่แค่ในน้ำเท่านั้น!) กระบวนการแยกตัวเกิดขึ้น - สารจะแตกตัวเป็นไอออน ตัวอย่างเช่น โมเลกุล HCl ใน สิ่งแวดล้อมทางน้ำแยกตัวออกเป็นไฮโดรเจนไอออนบวก (H +, แม่นยำกว่า, H 3 O +) และคลอรีนแอนไอออน (Cl -) โซเดียมโบรไมด์ (NaBr) อยู่ในสารละลายในน้ำไม่ได้อยู่ในรูปแบบของโมเลกุล แต่อยู่ในรูปของไฮเดรต Na + และ Br - ไอออน (โดยวิธีการที่ไอออนยังมีอยู่ในโซเดียมโบรไมด์ที่เป็นของแข็ง)
เมื่อเขียนสมการ "ธรรมดา" (โมเลกุล) เราไม่ได้คำนึงว่าไม่ใช่โมเลกุลที่เข้าสู่ปฏิกิริยา แต่เป็นไอออน ตัวอย่างเช่น นี่คือสมการของปฏิกิริยาระหว่าง กรดไฮโดรคลอริกและโซเดียมไฮดรอกไซด์:
HCl + NaOH = NaCl + H 2 O. (1)
แน่นอน แผนภาพนี้อธิบายกระบวนการไม่ถูกต้องนัก ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว ในทางปฏิบัติไม่มีโมเลกุล HCl ในสารละลายที่เป็นน้ำ แต่มี H + และ Cl - ไอออน เช่นเดียวกับ NaOH มันจะดีกว่าที่จะเขียนต่อไปนี้:
H + + Cl - + Na + + OH - = Na + + Cl - + H 2 O. (2)
นั่นแหละค่ะ สมการไอออนิกที่สมบูรณ์. แทนที่จะเป็นโมเลกุล "เสมือน" เราจะเห็นอนุภาคที่มีอยู่จริงในสารละลาย (ไพเพอร์และแอนไอออน) เราจะไม่ยึดติดกับคำถามว่าเหตุใดเราจึงเขียน H 2 O ในรูปแบบโมเลกุล สิ่งนี้จะอธิบายในภายหลัง อย่างที่คุณเห็น ไม่มีอะไรซับซ้อน: เราได้แทนที่โมเลกุลด้วยไอออน ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการแตกตัวของพวกมัน
อย่างไรก็ตาม แม้แต่สมการไอออนิกที่สมบูรณ์ก็ยังไม่สมบูรณ์ ที่จริงแล้ว พิจารณาให้ละเอียดยิ่งขึ้น: ทั้งในด้านซ้ายและในส่วนด้านขวาของสมการ (2) มีอนุภาคเหมือนกัน - Na + cations และ Cl - anions ไอออนเหล่านี้จะไม่เปลี่ยนแปลงระหว่างปฏิกิริยา ทำไมพวกเขาถึงมีความจำเป็นเลย? มาถอดและรับ สมการไอออนิกสั้น:
H + + OH - = H 2 O. (3)
อย่างที่คุณเห็น ทั้งหมดนี้มาจากปฏิกิริยาของไอออน H + และ OH กับการก่อตัวของน้ำ (ปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลาง)
เขียนสมการไอออนิกที่สมบูรณ์และสั้นทั้งหมด หากเราแก้ปัญหาที่ 31 ในการสอบวิชาเคมี เราจะได้คะแนนสูงสุด - 2 คะแนน
ดังนั้นอีกครั้งเกี่ยวกับคำศัพท์:
- HCl + NaOH = NaCl + H 2 O - สมการโมเลกุล (สมการ "ปกติ" ซึ่งสะท้อนถึงสาระสำคัญของปฏิกิริยา)
- H + + Cl - + Na + + OH - = Na + + Cl - + H 2 O - สมการไอออนิกที่สมบูรณ์ (มองเห็นอนุภาคจริงในสารละลาย)
- H + + OH - = H 2 O - สมการไอออนิกสั้น ๆ (เราลบ "ขยะ" ทั้งหมด - อนุภาคที่ไม่มีส่วนร่วมในกระบวนการ)
อัลกอริทึมการเขียนสมการไอออนิก
- เราเขียนสมการโมเลกุลของปฏิกิริยา
- อนุภาคทั้งหมดที่แยกตัวออกจากสารละลายในระดับที่เห็นได้ชัดเจนจะถูกเขียนเป็นไอออน สารที่ไม่มีแนวโน้มที่จะแยกออกจากกัน เราปล่อยให้ "อยู่ในรูปของโมเลกุล"
- เราลบสมการที่เรียกว่าออกจากสองส่วน ไอออนของผู้สังเกตการณ์ กล่าวคือ อนุภาคที่ไม่มีส่วนร่วมในกระบวนการ
- เราตรวจสอบสัมประสิทธิ์และรับคำตอบสุดท้าย - สมการไอออนิกสั้น ๆ
ตัวอย่างที่ 1. เขียนสมการไอออนิกที่สมบูรณ์และสั้นที่อธิบายปฏิกิริยาของสารละลายที่เป็นน้ำของแบเรียมคลอไรด์และโซเดียมซัลเฟต
การตัดสินใจ. เราจะดำเนินการตามอัลกอริทึมที่เสนอ เรามาตั้งสมการโมเลกุลกันก่อน แบเรียมคลอไรด์และโซเดียมซัลเฟตเป็นเกลือสองชนิด ลองดูที่ส่วนของหนังสืออ้างอิง "คุณสมบัติของสารประกอบอนินทรีย์" เราเห็นว่าเกลือสามารถโต้ตอบกันได้หากเกิดการตกตะกอนระหว่างปฏิกิริยา มาตรวจสอบกัน:
แบบฝึกหัด 2. เติมสมการสำหรับปฏิกิริยาต่อไปนี้:
- เกาะ + H 2 SO 4 \u003d
- H 3 PO 4 + นา 2 O \u003d
- Ba(OH) 2 + CO 2 =
- NaOH + CuBr 2 =
- K 2 S + Hg (NO 3) 2 \u003d
- Zn + FeCl 2 =
แบบฝึกหัดที่ 3. เขียนสมการโมเลกุลสำหรับปฏิกิริยา (ในสารละลายในน้ำ) ระหว่าง: ก) โซเดียมคาร์บอเนตกับ กรดไนตริก, b) นิกเกิล (II) คลอไรด์และโซเดียมไฮดรอกไซด์, c) กรดฟอสฟอริกและแคลเซียมไฮดรอกไซด์, ง) ซิลเวอร์ไนเตรตและโพแทสเซียมคลอไรด์, จ) ฟอสฟอรัส (V) ออกไซด์และโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์
ฉันหวังเป็นอย่างยิ่งว่าคุณจะไม่มีปัญหาในการทำภารกิจทั้งสามนี้ให้สำเร็จ หากไม่เป็นเช่นนั้น คุณต้องกลับไปที่หัวข้อ " คุณสมบัติทางเคมีสารประกอบอนินทรีย์ประเภทหลัก”
วิธีเปลี่ยนสมการโมเลกุลให้เป็นสมการไอออนิกที่สมบูรณ์
ที่น่าสนใจที่สุดเริ่มต้นขึ้น เราต้องเข้าใจว่าสารใดควรเขียนเป็นไอออนและสารใดควรอยู่ใน "รูปแบบโมเลกุล" คุณต้องจำสิ่งต่อไปนี้
ในรูปของไอออนเขียน:
- เกลือที่ละลายน้ำได้ (ฉันเน้นว่ามีเพียงเกลือเท่านั้นที่ละลายได้สูงในน้ำ);
- ด่าง (ให้ฉันเตือนคุณว่าเบสที่ละลายน้ำได้เรียกว่าอัลคาไล แต่ไม่ใช่ NH 4 OH);
- กรดแก่ (H 2 SO 4 , HNO 3 , HCl, HBr, HI, HClO 4 , HClO 3 , H 2 SeO 4 , ...).
อย่างที่คุณเห็น รายการนี้ไม่ยากที่จะจดจำ: ประกอบด้วยกรดและเบสแก่ และเกลือที่ละลายน้ำได้ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม สำหรับนักเคมีรุ่นเยาว์ที่ระมัดระวังเป็นพิเศษซึ่งอาจไม่พอใจกับความจริงที่ว่าอิเล็กโทรไลต์ที่แรง (เกลือที่ไม่ละลายน้ำ) ไม่รวมอยู่ในรายการนี้ ฉันสามารถบอกคุณได้ดังต่อไปนี้: การไม่รวมถึงเกลือที่ไม่ละลายน้ำในรายการนี้ ไม่ได้ปฏิเสธเลย ความจริงที่ว่าพวกมันเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่แรง
สารอื่นๆ ทั้งหมดจะต้องอยู่ในสมการไอออนิกในรูปของโมเลกุล บรรดาผู้อ่านที่เรียกร้องซึ่งไม่พอใจกับคำว่า "สารอื่น ๆ ทั้งหมด" คลุมเครือและใครตามตัวอย่างของฮีโร่ หนังดัง, ต้อง "ประกาศ รายการทั้งหมดฉันให้ข้อมูลต่อไปนี้
ในรูปของโมเลกุล ให้เขียนว่า
- เกลือที่ไม่ละลายน้ำทั้งหมด
- เบสอ่อนทั้งหมด (รวมถึงไฮดรอกไซด์ที่ไม่ละลายน้ำ NH 4 OH และสารที่คล้ายกัน)
- กรดอ่อนทั้งหมด (H 2 CO 3 , HNO 2 , H 2 S, H 2 SiO 3 , HCN, HClO กรดอินทรีย์เกือบทั้งหมด ... );
- โดยทั่วไป อิเล็กโทรไลต์อ่อนทั้งหมด (รวมถึงน้ำ!!!);
- ออกไซด์ (ทุกประเภท);
- สารประกอบก๊าซทั้งหมด (โดยเฉพาะ H 2 , CO 2 , SO 2 , H 2 S, CO);
- สารอย่างง่าย (โลหะและอโลหะ);
- เกือบทั้งหมด สารประกอบอินทรีย์(ยกเว้น - เกลือที่ละลายน้ำได้ของกรดอินทรีย์)
วุ้ย ฉันไม่คิดว่าฉันลืมอะไร! ในความคิดของฉัน ง่ายกว่าที่จะจำรายการที่ 1 ของสิ่งสำคัญพื้นฐานในรายการที่ 2 ฉันจะสังเกตน้ำอีกครั้ง
มาฝึกกัน!
ตัวอย่าง 2. สร้างสมการไอออนิกที่สมบูรณ์ซึ่งอธิบายปฏิกิริยาของคอปเปอร์ (II) ไฮดรอกไซด์และกรดไฮโดรคลอริก
การตัดสินใจ. เริ่มจากสมการโมเลกุลกันก่อน คอปเปอร์ (II) ไฮดรอกไซด์เป็นเบสที่ไม่ละลายน้ำ เบสที่ไม่ละลายน้ำทั้งหมดทำปฏิกิริยากับกรดแก่เพื่อสร้างเกลือและน้ำ:
Cu(OH) 2 + 2HCl = CuCl 2 + 2H 2 O
และตอนนี้เราพบว่าสารใดที่จะเขียนในรูปของไอออนและสารใดที่อยู่ในรูปของโมเลกุล รายการข้างต้นจะช่วยเรา คอปเปอร์ (II) ไฮดรอกไซด์เป็นเบสที่ไม่ละลายน้ำ (ดูตารางการละลาย) ซึ่งเป็นอิเล็กโทรไลต์อ่อน เบสที่ไม่ละลายน้ำเขียนในรูปแบบโมเลกุล HCl เป็นกรดแก่ ในสารละลายจะแยกตัวออกเป็นไอออนเกือบทั้งหมด CuCl 2 เป็นเกลือที่ละลายน้ำได้ เราเขียนในรูปไอออนิก น้ำ - อยู่ในรูปของโมเลกุลเท่านั้น! เราได้สมการไอออนิกเต็ม:
Cu (OH) 2 + 2H + + 2Cl - \u003d Cu 2+ + 2Cl - + 2H 2 O.
ตัวอย่างที่ 3. เขียนสมการไอออนิกที่สมบูรณ์สำหรับปฏิกิริยาของคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยสารละลายที่เป็นน้ำของ NaOH
การตัดสินใจ. คาร์บอนไดออกไซด์เป็นกรดออกไซด์ทั่วไป NaOH เป็นด่าง เมื่อกรดออกไซด์ทำปฏิกิริยากับสารละลายที่เป็นด่างของกรด เกลือและน้ำจะก่อตัวขึ้น เราเขียนสมการปฏิกิริยาโมเลกุล (อย่าลืมเกี่ยวกับสัมประสิทธิ์):
CO 2 + 2NaOH \u003d นา 2 CO 3 + H 2 O.
CO 2 - ออกไซด์, สารประกอบก๊าซ; ให้คงรูปโมเลกุลไว้ NaOH - ฐานที่แข็งแรง (ด่าง); เขียนในรูปของไอออน Na 2 CO 3 - เกลือที่ละลายน้ำได้; เขียนในรูปของไอออน น้ำเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอ ในทางปฏิบัติไม่แยกตัวออกจากกัน ปล่อยให้อยู่ในรูปโมเลกุล เราได้รับสิ่งต่อไปนี้:
CO 2 + 2Na + + 2OH - \u003d Na 2+ + CO 3 2- + H 2 O.
ตัวอย่างที่ 4. โซเดียมซัลไฟด์ในสารละลายในน้ำทำปฏิกิริยากับซิงค์คลอไรด์เพื่อตกตะกอน เขียนสมการไอออนิกที่สมบูรณ์สำหรับปฏิกิริยานี้
การตัดสินใจ. โซเดียมซัลไฟด์และซิงค์คลอไรด์เป็นเกลือ เมื่อเกลือเหล่านี้มีปฏิกิริยาต่อกัน ซิงค์ซัลไฟด์จะตกตะกอน:
นา 2 S + ZnCl 2 \u003d ZnS ↓ + 2NaCl
ฉันจะเขียนสมการไอออนิกแบบเต็มทันที และคุณจะวิเคราะห์ด้วยตัวเอง:
2Na + + S 2- + Zn 2+ + 2Cl - = ZnS↓ + 2Na + + 2Cl - .
นี่คืองานบางอย่างสำหรับคุณที่จะ งานอิสระและการทดสอบเล็กน้อย
แบบฝึกหัด 4. เขียนสมการโมเลกุลและอิออนเต็มสำหรับปฏิกิริยาต่อไปนี้:
- NaOH + HNO3 =
- H 2 SO 4 + MgO =
- Ca(NO 3) 2 + Na 3 PO 4 =
- CoBr 2 + Ca(OH) 2 =
แบบฝึกหัดที่ 5. เขียนสมการไอออนิกที่สมบูรณ์ซึ่งอธิบายอันตรกิริยาของ: a) ไนตริกออกไซด์ (V) กับสารละลายแบเรียมไฮดรอกไซด์ที่เป็นน้ำ b) สารละลายของซีเซียมไฮดรอกไซด์กับกรดไฮโดรไอโอดิก c) สารละลายน้ำของคอปเปอร์ซัลเฟตและโพแทสเซียมซัลไฟด์ d) แคลเซียมไฮดรอกไซด์ และสารละลายธาตุเหล็กไนเตรต ( III)
11. การแยกตัวด้วยไฟฟ้า สมการปฏิกิริยาไอออนิก
11.5. สมการปฏิกิริยาไอออนิก
เนื่องจากอิเล็กโทรไลต์สลายตัวเป็นไอออนในสารละลายที่เป็นน้ำ จึงสามารถโต้แย้งได้ว่าปฏิกิริยาในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นน้ำเป็นปฏิกิริยาระหว่างไอออน ปฏิกิริยาดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งกับการเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันของอะตอม:
Fe 0 + 2 H + 1 Cl \u003d Fe + 2 Cl 2 + H 0 2
และไม่มีการเปลี่ยนแปลง:
NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O
ในกรณีทั่วไป ปฏิกิริยาระหว่างไอออนในสารละลายจะเรียกว่า ไอออนิก และหากมีการแลกเปลี่ยน ปฏิกิริยาจะแลกเปลี่ยนไอออน ปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออนจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อสารก่อตัวขึ้นซึ่งปล่อยให้ทรงกลมของปฏิกิริยาอยู่ในรูปของ: ก) อิเล็กโทรไลต์อ่อน (เช่น น้ำ กรดอะซิติก); b) แก๊ส (CO 2, SO 2); c) สารที่ละลายได้น้อย (ตกตะกอน) สูตรของสารที่ละลายได้เพียงเล็กน้อยถูกกำหนดตามตารางการละลาย (AgCl, BaSO 4, H 2 SiO 3, Mg (OH) 2, Cu (OH) 2 เป็นต้น) ต้องจำสูตรแก๊สและอิเล็กโทรไลต์อ่อนๆ โปรดทราบว่าอิเล็กโทรไลต์แบบอ่อนสามารถละลายได้สูงในน้ำ: ตัวอย่างเช่น CH 3 COOH, H 3 PO 4 , HNO 2
สาระสำคัญของปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออนสะท้อนให้เห็น สมการปฏิกิริยาไอออนิกซึ่งได้มาจากสมการโมเลกุลภายใต้กฎต่อไปนี้:
1) ในรูปของไอออน สูตรของอิเล็กโทรไลต์อ่อน สารที่ไม่ละลายน้ำและละลายได้ไม่ดี ก๊าซ ออกไซด์ ไฮโดรแอนไอออนของกรดอ่อน (HS - , HSO 3 - , HCO 3 - , H 2 PO 4 - , HPO 4 2 - ) ไม่ได้เขียนไว้ ข้อยกเว้นคือ HSO ion 4 - ในสารละลายเจือจาง); hydroxocations ของเบสอ่อน (MgOH + , CuOH +); ไอออนเชิงซ้อน ( 3− , 2− , 2−);
2) ในรูปของไอออนจะแสดงสูตรของกรดแก่, ด่าง, เกลือที่ละลายน้ำได้ สูตร Ca(OH) 2 จะแสดงเป็นไอออนหากใช้น้ำมะนาว แต่จะไม่เป็นไอออนหากน้ำนมมะนาวมีอนุภาค Ca(OH) 2 ที่ไม่ละลายน้ำ
มีสมการปฏิกิริยาไอออนิกแบบสั้นและแบบย่อ (แบบย่อ) สมการไอออนิกที่รีดิวซ์ไม่มีไอออนที่แสดงในทั้งสองด้านของสมการไอออนิกแบบเต็ม ตัวอย่างการเขียนสมการโมเลกุล ไอออนิกเต็ม และรีดิวซ์ไอออนิก:
- NaHCO 3 + HCl \u003d NaCl + H 2 O + CO 2 - โมเลกุล
Na + + HCO 3 - + H + + Cl - \u003d Na + + Cl - + H 2 O + CO 2 - อิออนเต็ม
HCO 3 − + H + = H 2 O + CO 2 - อิออนแบบย่อ;
- BaCl 2 + K 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2KCl - โมเลกุล
Ba 2 + + 2 Cl - + 2 K + + SO 4 2 - = BaSO 4 ↓ + 2 K + + 2 Cl - - อิออนเต็ม
Ba 2 + + SO 4 2 - = BaSO 4 ↓ - อิออนย่อ
บางครั้งสมการอิออนิกและสมการรีดิวซ์เต็มจะเหมือนกัน:
Ba(OH) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O
Ba 2+ + 2OH - + 2H + + SO 4 2 - = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O,
และสำหรับปฏิกิริยาบางอย่าง ไม่สามารถเขียนสมการไอออนิกได้เลย:
3Mg(OH) 2 + 3H 3 PO 4 = Mg 3 (PO 4) 2 ↓ + 6H 2 O
ตัวอย่าง 11.5. ระบุคู่ของไอออนที่สามารถมีอยู่ในสมการโมเลกุลไอออนเต็มได้หากสอดคล้องกับสมการโมเลกุลไอออนที่ลดลง
Ca 2 + + SO 4 2 - \u003d CaSO 4
1) SO 3 2 − และ H + ; 3) CO 3 2 - และ K +; 2) HCO 3 - และ K +; 4) Cl - และ Pb 2+
การตัดสินใจ. คำตอบที่ถูกต้องคือ 2):
Ca 2 + + 2 HCO 3 - + 2 K + + SO 4 2 - = CaSO 4 ↓ + 2 HCO 3 - + 2 K + (Ca(HCO 3) 2 เกลือที่ละลายได้) หรือ Ca 2+ + SO 4 2 - = CaSO4.
สำหรับกรณีอื่นๆ เรามี:
1) CaSO 3 + 2H + + SO 4 2 - = CaSO 4 ↓ + H 2 O + SO 2;
3) CaCO 3 + 2K + + SO 4 2 - (ปฏิกิริยาไม่ดำเนินต่อไป);
4) Ca 2+ + 2Cl - + PbSO 4 (ปฏิกิริยาไม่ดำเนินต่อไป)
คำตอบ: 2).
สาร (ไอออน) ที่ทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกันในสารละลายที่เป็นน้ำ (กล่าวคือ อันตรกิริยาระหว่างพวกมันจะมาพร้อมกับการก่อตัวของตะกอน ก๊าซ หรืออิเล็กโทรไลต์แบบอ่อน) ไม่สามารถอยู่ร่วมกันในสารละลายที่เป็นน้ำในปริมาณที่มีนัยสำคัญ
ตาราง 11.2
ตัวอย่างคู่ของไอออนที่ไม่มีอยู่ด้วยกันในปริมาณที่มีนัยสำคัญในสารละลายที่เป็นน้ำ
ตัวอย่างที่ 11.6 ระบุในชุดนี้: HSO 3 - , Na + , Cl - , CH 3 COO - , Zn 2+ - สูตรของไอออนที่ไม่สามารถมีอยู่ในปริมาณที่มีนัยสำคัญ: a) ใน สภาพแวดล้อมที่เป็นกรด; b) ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง
การตัดสินใจ. ก) ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด เช่น ร่วมกับไอออน H +, HSO 3 - และ CH 3 COO - ไม่สามารถมีแอนไอออนได้เนื่องจากทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนไอออนบวกทำให้เกิดอิเล็กโทรไลต์หรือก๊าซที่อ่อนแอ:
CH 3 COO − + H + ⇄ CH 3 COOH
HSO 3 - + H + ⇄ H 2 O + SO 2
b) ไอออน HSO 3 - และ Zn 2+ ไม่สามารถมีอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง เนื่องจากพวกมันทำปฏิกิริยากับไอออนของไฮดรอกไซด์เพื่อสร้างอิเล็กโทรไลต์อ่อนหรือตกตะกอน:
HSO 3 - + OH - ⇄ H 2 O + SO 3 2 -
Zn 2+ + 2OH– = Zn(OH) 2 ↓
คำตอบ: ก) HSO 3 - และ CH 3 COO -; b) HSO 3 − และ Zn 2+
สารตกค้างของเกลือที่เป็นกรดของกรดอ่อนไม่สามารถมีอยู่ในปริมาณที่มีนัยสำคัญในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดหรือด่าง เพราะในทั้งสองกรณี อิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนจะก่อตัวขึ้น
สามารถพูดได้เช่นเดียวกันเกี่ยวกับสารตกค้างของเกลือพื้นฐานที่มีหมู่ไฮดรอกโซ:
CuOH + + OH - \u003d Cu (OH) 2 ↓