Molekularne potpune i reducirane jednadžbe. Jednačine jonske reakcije

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) bit će 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 je hemijska veza između iona Ba 2+ i SO 2- 4 jača od veze sa molekulima vode koji ih hidratizuju. Veza između K+ i Cl - jona samo neznatno premašuje zbir njihovih energija hidratacije, pa sudar ovih jona neće dovesti do stvaranja precipitata.

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

Reakcije ionske izmjene su opisane ionskim jednadžbama. Teško rastvorljivi, hlapljivi i blago disocirani spojevi zapisani su u molekularnom obliku. Ako se tijekom 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 barij 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 ioni 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 tvari

Molekularna jednadžba za interakciju kalcijum karbonata i hlorovodonične kiseline biće napisano ovako:

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 jonska 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 otopine, na primjer, natrijum hlorida i kalcijum nitrata isprazne, tada, kao što pokazuje ionska jednadžba, neće doći do reakcije, jer se ne stvara ni talog, ni plin, ni jedinjenje s malom disocijacijom:

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 Ag+ i Sl - joni. Ostali joni su ostali nepromenjeni.

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 jednačinu 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 opšte pravilo sastavljanje jonskih jednačina. Opišimo jednadžbu reakcije u kratkom ionskom obliku:

Ova jednačina 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 jednadžba 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

Pošto su elektroliti u rastvoru u obliku jona, reakcije između rastvora soli, baza i kiselina su reakcije između jona, tj. jonske reakcije. Neki od jona, koji učestvuju u reakciji, dovode do stvaranja novih supstanci (malodisocijacijske materije, precipitacije, gasovi, voda), dok drugi ioni, prisutni u rastvoru, ne daju nove supstance, već ostaju u rješenje. Da bi se prikazala interakcija kojih jona dovodi do stvaranja novih supstanci, sastavljene su molekularne, potpune i kratke ionske jednadžbe.

IN molekularne jednačine Sve supstance su predstavljene kao molekule. Kompletne jonske jednadžbe pokazuju kompletnu listu jona prisutnih u rastvoru tokom date reakcije. Kratke jonske jednadžbe sastoje se samo od onih jona čija interakcija dovodi do stvaranja novih supstanci (malo disocirajuće supstance, precipitacije, gasovi, voda).

Prilikom sastavljanja ionskih reakcija, treba imati na umu da su tvari blago disocirane (slabi elektroliti), slabo - i slabo topljive (taloženje - “ H”, “M“, vidi dodatak‚ tabelu 4) i gasoviti su zapisani u obliku molekula. Jaki elektroliti, gotovo potpuno disocirani, su u obliku jona. Znak “↓” nakon formule tvari označava da je ova tvar uklonjena iz reakcijske sfere u obliku taloga, a znak “”, označava uklanjanje tvari u obliku plina.

Postupak sastavljanja ionskih jednačina iz poznatih molekularnih jednačina razmotriti primjer reakcije između otopina Na 2 CO 3 i HCl.

1. Jednačina reakcije je napisana u molekularnom obliku:

Na 2 CO 3 + 2HCl → 2NaCl + H 2 CO 3

2. Jednačina se prepisuje u ionskom obliku, dok se dobro disocirajuće supstance zapisuju u obliku jona, a nisko disocirajuće supstance (uključujući vodu), gasovi ili teško rastvorljive supstance u obliku molekula. Koeficijent ispred formule tvari u molekularnoj jednadžbi jednako se odnosi na svaki od jona koji čine tvar, pa se stoga u ionskoj jednadžbi izvlači prije jona:

2 Na + + CO 3 2- + 2H + + 2Cl -<=>2Na + + 2Cl - + CO 2 + H 2 O

3. Iz oba dijela jednakosti, joni koji se javljaju u lijevom i desnom dijelu su isključeni (smanjeni) (podvučeni odgovarajućim crticama):

2 Na++ CO 3 2- + 2H + + 2Cl-<=> 2Na+ + 2Cl-+ CO 2 + H 2 O

4. Jonska jednačina je napisana u konačnom obliku (kratka ionska jednačina):

2H + + CO 3 2-<=>CO 2 + H 2 O

Ako u toku reakcije nastaju i/ili blago disocirane, i/ili teško rastvorljive, i/ili gasovite supstance, i/ili voda, a takvi spojevi odsutni u polaznim supstancama, tada će reakcija biti praktički nepovratna ( →), a za njega je moguće sastaviti molekularnu, punu i kratku jonsku jednačinu. Ako takve tvari postoje i u reaktantima‚ i u produktima, tada će reakcija biti reverzibilna (<=>):

molekularna jednačina: CaCO 3 + 2HCl<=>CaCl 2 + H 2 O + CO 2

Potpuna jonska jednadžba: CaCO 3 + 2H + + 2Cl -<=>Ca 2+ + 2Cl - + H 2 O + CO 2

Većina hemijske reakcije teče u rastvorima. Otopine elektrolita sadrže ione, tako da se reakcije u otopinama elektrolita zapravo svode na reakcije između jona.
Reakcije između jona nazivaju se ionske reakcije, a jednačine takvih reakcija nazivaju se ionske jednačine.
Prilikom sastavljanja ionskih jednadžbi treba se voditi činjenicom da su formule nisko-disocijacijskih, netopivih i plinovitih tvari napisane u molekularnom obliku.

Bijela supstanca precipitira, tada se pored njene formule stavlja strelica usmjerena prema dolje, a ako se gasovita supstanca oslobađa tokom reakcije, tada se pored njene formule stavlja strelica usmjerena prema gore.

Zapišimo ovu jednačinu kao jaki elektroliti u obliku jona, a reakcije koje izlaze iz sfere - u obliku molekula:

Tako smo zapisali kompletnu jednačinu ionske reakcije.

Ako izuzmemo identične ione s obje strane jednačine, odnosno one koji ne sudjeluju u reakciji u lijevoj i desnoj često jednadžbi), onda ćemo dobiti redukovanu jednadžbu ionske reakcije:

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

Reakcije ionske izmjene nastavljaju se do završetka kada se formira ili talog ili supstanca koja se slabo disocijacije, kao što je voda. Dodavanjem viška otopine dušične kiseline u otopinu natrijevog hidroksida obojenog fenolftaleinom, otopina će postati bezbojna, što će poslužiti kao signal za kemijsku reakciju:

Pokazuje da se interakcija jake kiseline i lužine svodi na interakciju H + iona i OH - iona, uslijed čega nastaje blago disocijirajuća tvar - voda.

Ova reakcija interakcije jake kiseline sa alkalijom naziva se reakcija neutralizacije. Ovo je poseban slučaj reakcije razmjene.

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

a zatim nastali talog podeliti na tri dela i talogu u prvoj epruveti dodati rastvor sumporne kiseline, talogu u drugoj epruveti rastvor hlorovodonične kiseline, a talogu u epruveti rastvor azotne kiseline treća epruveta, tada će se talog rastvoriti u sve tri epruvete. To će značiti da je u svim slučajevima došlo do hemijske reakcije, čija se suština odražava upotrebom iste jonske jednačine.

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

Razmotrite ionske reakcije koje se odvijaju s stvaranjem plina. U dve epruvete sipajte po 2 ml rastvora natrijum karbonata i kalijum karbonata. Zatim u prvu ulijemo otopinu hlorovodonične kiseline, a u drugu dušičnu kiselinu. U oba slučaja primijetit ćemo karakteristično "kuhanje" zbog oslobođenog ugljičnog dioksida. Pišemo jednadžbe reakcije za prvi slučaj:

Reakcije koje se odvijaju u otopinama elektrolita opisane su pomoću ionskih jednačina. Ove reakcije se nazivaju reakcije ionske izmjene, jer elektroliti razmjenjuju svoje ione u otopinama. Dakle, mogu se izvući dva zaključka.
1. Reakcije u vodeni rastvori elektroliti su reakcije između jona, pa su stoga prikazani kao jonske jednadžbe.
Jednostavnije su od molekularnih i općenitije su prirode.

2. Reakcije jonske izmjene u otopinama elektrolita odvijaju se gotovo nepovratno samo ako se kao rezultat formira precipitat, plin ili supstanca koja se slabo disocira.

7. Kompleksna jedinjenja

>> Hemija: jonske jednadžbe

Jonske jednadžbe

Kao što već znate iz prethodnih časova hemije, večina hemijske reakcije se dešavaju u rastvorima. A budući da sve otopine elektrolita uključuju ione, možemo reći da se reakcije u otopinama elektrolita svode na reakcije između jona.

Ove reakcije koje se javljaju između jona nazivaju se ionske reakcije. A jonske jednačine su upravo jednačine ovih reakcija.

U pravilu se jednadžbe ionskih reakcija dobivaju iz molekularnih jednačina, ali to se događa prema sljedećim pravilima:

Prvo, formule slabi elektroliti, kao i nerastvorljive i slabo rastvorljive supstance, gasove, okside itd. u obliku jona se ne bilježi, izuzetak od ovog pravila je ion HSO-4, i to u razrijeđenom obliku.

Drugo, u obliku jona, u pravilu su predstavljene formule jakih kiselina, alkalija, a također i soli topljivih u vodi. Također treba napomenuti da je takva formula kao što je Ca (OH) 2 predstavljena u obliku jona, u slučaju da se koristi krečna voda. Ako se koristi krečno mlijeko koje sadrži nerastvorljive čestice Ca (OH) 2, onda se formula u obliku jona također ne bilježi.

Prilikom sastavljanja ionskih jednadžbi u pravilu se koriste pune ionske i skraćene, odnosno kratke jednačine ionske reakcije. Ako uzmemo u obzir ionsku jednačinu, koja ima redukovanu formu, onda u njoj ne opažamo ione, odnosno oni su odsutni iz oba dijela kompletne ionske jednadžbe.

Pogledajmo primjere kako se pišu molekularne, pune i reducirane ionske jednadžbe:

Stoga treba imati na umu da se formule tvari koje se ne raspadaju, kao i netopivih i plinovitih tvari, prilikom sastavljanja ionskih jednadžbi, obično pišu u molekularnom obliku.

Također, treba imati na umu da u slučaju da se tvar istaloži, tada je pored takve formule prikazana strelica koja pokazuje prema dolje (↓). Pa, u slučaju kada se gasovita tvar oslobađa tijekom reakcije, tada bi pored formule trebala biti takva ikona kao strelica prema gore ().

Pogledajmo pobliže primjer. Ako imamo rastvor natrijum sulfata Na2SO4, pa mu dodamo rastvor barijum hlorida BaCl2 (slika 132), videćemo da smo formirali beli talog barijum sulfata BaSO4.

Pažljivo pogledajte sliku koja prikazuje interakciju natrijevog sulfata i barij klorida:

Sada napišimo molekularnu jednačinu za reakciju:

Pa, sada prepišimo ovu jednačinu, gdje će jaki elektroliti biti prikazani kao joni, a reakcije koje napuštaju sferu će biti predstavljene kao molekule:

Pred nama je kompletna ionska jednadžba reakcije.

Pokušajmo sada ukloniti identične ione iz jednog i drugog dijela jednakosti, odnosno one ione koji ne učestvuju u reakciji 2Na + i 2Cl, tada ćemo dobiti skraćenu jednadžbu ionske reakcije koja će izgledati ovako:

Iz ove jednadžbe vidimo da se cijela suština ove reakcije svodi na interakciju barijevih jona Ba2+ i sulfatnih jona

i da kao rezultat nastaje precipitat BaSO4, čak i bez obzira u kojim elektrolitima su ti joni bili prije reakcije.

Kako riješiti jonske jednačine

I na kraju, hajde da sumiramo našu lekciju i odredimo kako riješiti ionske jednadžbe. Već znamo da su sve reakcije koje se javljaju u otopinama elektrolita između jona ionske reakcije. Ove reakcije se obično rješavaju ili opisuju korištenjem ionskih jednačina.

Također, treba imati na umu da sva ona jedinjenja koja su hlapljiva, teško rastvorljiva ili blago disocirana nalaze rješenje u molekularnom obliku. Također, ne treba zaboraviti da u slučaju kada nijedna od gore navedenih vrsta spojeva ne nastaje tijekom interakcije otopina elektrolita, to znači da se reakcije praktički ne odvijaju.

Pravila za rješavanje jonskih jednačina

Za dobar primjer uzeti takvu formaciju teško rastvorljivog jedinjenja kao što je:

Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl

U ionskom obliku, ovaj izraz će izgledati ovako:

2Na+ + SO42- + Ba2+ + 2Cl- = BaSO4 + 2Na+ + 2Cl-

Pošto uočavamo da su u reakciju ušli samo joni barijuma i sulfatni joni, dok ostali ioni nisu reagovali i njihovo stanje je ostalo isto. Iz ovoga slijedi da ovu jednačinu možemo pojednostaviti i napisati je u skraćenom obliku:

Ba2+ + SO42- = BaSO4

Sada se prisjetimo šta treba da radimo kada rješavamo ionske jednačine:

Prvo, identični joni moraju biti isključeni sa obe strane jednačine;

Drugo, ne treba zaboraviti da zbir električnih naboja jednačine mora biti isti, kako na njenoj desnoj strani tako i na njenoj lijevoj.

Predmet: hemijska veza. Elektrolitička disocijacija

Lekcija: Pisanje jednačina za reakcije jonske izmjene

Napravimo jednadžbu za reakciju između željezovog (III) hidroksida i dušične kiseline.

Fe(OH) 3 + 3HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + 3H 2 O

(Gvožđe (III) hidroksid je nerastvorljiva baza, stoga se ne izlaže. Voda je slabo disocirana supstanca; u rastvoru je praktično nedisocirana na jone.)

Fe(OH) 3 + 3H + + 3NO 3 - = Fe 3+ + 3NO 3 - + 3H 2 O

Precrtajte isti broj nitrat anjona lijevo i desno, napišite skraćenu ionsku jednačinu:

Fe(OH) 3 + 3H + = Fe 3+ + 3H 2 O

Ova reakcija se nastavlja do kraja, jer formira se slabo disocirana supstanca, voda.

Napišimo jednačinu za reakciju između natrijum karbonata i magnezijum nitrata.

Na 2 CO 3 + Mg (NO 3) 2 \u003d 2NaNO 3 + MgCO 3 ↓

Zapisujemo ovu jednačinu u ionskom obliku:

(Magnezijum karbonat je nerastvorljiv u vodi i stoga se ne razlaže na jone.)

2Na + + CO 3 2- + Mg 2+ + 2NO 3 - = 2Na + + 2NO 3 - + MgCO 3 ↓

Lijevo i desno precrtavamo isti broj nitrat aniona i natrijevih kationa, pišemo skraćenu ionsku jednačinu:

CO 3 2- + Mg 2+ \u003d MgCO 3 ↓

Ova reakcija se nastavlja do kraja, jer formira se talog - magnezijum karbonat.

Napišimo jednačinu za reakciju između natrijevog karbonata i dušične kiseline.

Na 2 CO 3 + 2HNO 3 \u003d 2NaNO 3 + CO 2 + H 2 O

(Ugljični dioksid i voda su produkti razgradnje nastale slabe ugljične kiseline.)

2Na + + CO 3 2- + 2H + + 2NO 3 - = 2Na + + 2NO 3 - + CO 2 + H 2 O

CO 3 2- + 2H + = CO 2 + H 2 O

Ova reakcija se nastavlja do kraja, jer kao rezultat, oslobađa se plin i stvara se voda.

Napravimo dvije jednačine molekularne reakcije, koje odgovaraju sljedećoj skraćenoj ionskoj jednačini: Ca 2+ + CO 3 2- = CaCO 3 .

Skraćena jonska jednačina pokazuje suštinu reakcije jonske izmjene. U ovom slučaju možemo reći da je za dobivanje kalcijevog karbonata potrebno da sastav prve tvari uključuje kalcijeve katione, a sastav druge - karbonatne anione. Hajde da komponujemo molekularne jednačine reakcije koje zadovoljavaju ovaj uslov:

CaCl 2 + K 2 CO 3 \u003d CaCO 3 ↓ + 2KCl

Ca(NO 3) 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + 2NaNO 3

1. Orzhekovsky P.A. Hemija: 9. razred: udžbenik. za generala inst. / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. - M.: AST: Astrel, 2007. (§17)

2. Orzhekovsky P.A. Hemija: 9. razred: udžbenik za opšte obrazovanje. inst. / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013. (§ 9)

3. Rudžitis G.E. Hemija: neorgan. hemija. Orgulje. hemija: udžbenik. za 9 ćelija. / G.E. Rudžitis, F.G. Feldman. - M.: Obrazovanje, JSC "Moskovski udžbenici", 2009.

4. Khomchenko I.D. Zbirka zadataka i vježbi iz hemije za srednja škola. - M.: RIA "Novi talas": Izdavač Umerenkov, 2008.

5. Enciklopedija za djecu. Tom 17. Hemija / Pogl. ed. V.A. Volodin, vodeći. naučnim ed. I. Leenson. - M.: Avanta +, 2003.

Dodatni web resursi

1. Jedinstvena zbirka digitalnih obrazovnih resursa (video iskustva na temu): ().

2. Elektronska verzija časopisa "Hemija i život": ().

Zadaća

1. Označite u tabeli sa znakom plus parove supstanci između kojih su moguće reakcije jonske izmjene, do kraja. Napišite jednadžbe reakcije u molekularnom, punom i reduciranom ionskom obliku.

2. sa. 67 br. 10,13 iz P.A. Orzhekovsky "Hemija: 9. razred" / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013.