U otopinama elektrolita reakcije se odvijaju između hidratiziranih iona, zbog čega se nazivaju ionske reakcije. prema njima važno imaju prirodu i snagu kemijske veze u produktima reakcije. Tipično, izmjena u otopinama elektrolita rezultira stvaranjem spoja s jačom kemijskom vezom. Dakle, kada otopine soli barijevog klorida BaCl 2 i kalijevog sulfata K 2 SO 4 međusobno djeluju, smjesa će sadržavati četiri vrste hidratiziranih iona Ba 2 + (H 2 O) n, Cl - (H 2 O) m, K + ( H 2 O) p, SO 2 -4 (H 2 O)q, između kojih će se reakcija odvijati prema jednadžbi:

BaCl 2 +K 2 SO 4 =BaSO 4 +2KCl

Barijev sulfat će se istaložiti u kristalima od kojih je kemijska veza između iona Ba 2+ i SO 2-4 jača od veze s molekulama vode koje ih hidratiziraju. Veza između iona K+ i Cl - tek neznatno premašuje zbroj njihovih energija hidratacije, pa sudaranje tih iona neće dovesti do stvaranja taloga.

Stoga možemo izvući sljedeći zaključak. Reakcije izmjene nastaju tijekom interakcije takvih iona, čija je energija vezanja u proizvodu reakcije mnogo veća od zbroja njihovih energija hidratacije.

Reakcije ionske izmjene opisuju se ionskim jednadžbama. Teško topljivi, hlapljivi i slabo disocirani spojevi zapisuju se u molekularnom obliku. Ako tijekom međudjelovanja otopina elektrolita ne nastane nijedan od navedenih tipova spojeva, to znači da praktički ne dolazi do reakcije.

Stvaranje teško topljivih spojeva

Na primjer, interakcija između natrijevog karbonata i barijevog klorida u obliku molekularne jednadžbe bit će zapisana na sljedeći način:

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

2Na + +CO 2- 3 +Ba 2+ +2Sl - = BaCO 3 + 2Na + +2Sl -

Reagirali su samo ioni Ba 2+ i CO -2, a stanje preostalih iona nije se promijenilo, pa će kratka ionska jednadžba imati oblik:

CO 2- 3 +Ba 2+ =BaCO 3

Stvaranje hlapljivih tvari

Molekulska jednadžba za međudjelovanje kalcijeva karbonata i solna kiselina bit će napisano ovako:

CaCO3 +2HCl=CaCl2 +H2O+CO2

Jedan od produkata reakcije - ugljikov dioksid CO 2 - ispušten je iz reakcijske sfere u obliku plina. Proširena ionska jednadžba je:

CaCO 3 +2H + +2Cl - = Ca 2+ +2Cl - +H 2 O+CO 2

Rezultat reakcije opisan je sljedećom kratkom ionskom jednadžbom:

CaCO3 +2H + =Ca2+ +H2O+CO2

Stvaranje blago disociranog spoja

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

NaOH+HCl=NaCl+H20

Na + +OH-+H + +Cl - = Na + +Cl - +H 2 O

OH-+H+=H20

Iz kratke ionske jednadžbe proizlazi da se proces izražava u međudjelovanju H+ i OH- iona.

Sve tri vrste reakcija nastavljaju nepovratno do kraja.

Ako spojite otopine, na primjer, natrijevog klorida i kalcijevog nitrata, tada, kao što pokazuje ionska jednadžba, neće doći do reakcije, budući da se ne stvara talog, plin ili slabo disocijacijski spoj:

Pomoću tablice topljivosti utvrđujemo da su AgNO 3, KCl, KNO 3 topljivi spojevi, AgCl je netopljiva tvar.

Izrađujemo ionsku jednadžbu za reakciju uzimajući u obzir topljivost spojeva:

Kratka ionska jednadžba otkriva bit kemijske transformacije koja se odvija. Vidi se da su u reakciji zapravo sudjelovali samo Ag+ i Cl - ioni. Preostali ioni ostali su nepromijenjeni.

Primjer 2. Sastavite molekulsku i ionsku jednadžbu reakcije između: a) željezovog (III) klorida i kalijevog hidroksida; b) kalijev sulfat i cinkov jodid.

a) Sastavimo molekularnu jednadžbu reakcije između FeCl3 i KOH:

Pomoću tablice topljivosti utvrđujemo da je od nastalih spojeva samo željezov hidroksid Fe(OH) 3 netopljiv. Sastavljamo ionsku jednadžbu reakcije:

Ionska jednadžba pokazuje da su koeficijenti od 3 u molekularnoj jednadžbi jednako pripadaju ionima. Ovaj opće pravilo sastavljanje ionskih jednadžbi. Recimo reakcijsku jednadžbu u kratkom ionskom obliku:

Ova jednadžba pokazuje da su u reakciji sudjelovali samo ioni Fe3+ i OH-.

b) Napravimo molekularnu jednadžbu za drugu reakciju:

K 2 SO 4 + ZnI 2 = 2KI + ZnSO 4

Iz tablice topljivosti proizlazi da su početni i rezultirajući spojevi topljivi, stoga je reakcija reverzibilna i ne dolazi do završetka. Doista, ovdje se ne stvara talog, plinoviti spoj ili blago disocirani spoj. Napravimo potpunu ionsku jednadžbu za reakciju:

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

Primjer 3. Pomoću ionske jednadžbe: Cu 2+ +S 2- -= CuS izradite molekularnu jednadžbu reakcije.

Ionska jednadžba pokazuje da na lijevoj strani jednadžbe moraju biti molekule spojeva koji sadrže Cu 2+ i S 2- ione. Te tvari moraju biti topive u vodi.

Prema tablici topivosti odabrat ćemo dva topljiva spoja u koje spadaju Cu 2+ kation i S 2- anion. Napravimo molekularnu jednadžbu za reakciju između ovih spojeva:

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

Predmet: Kemijska veza. Elektrolitička disocijacija

Lekcija: Pisanje jednadžbi za reakcije ionske izmjene

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

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

(Željezo (III) hidroksid je netopljiva baza, stoga se ne podvrgava. Voda je slabo disocirana tvar; u otopini se praktički ne disocira na ione.)

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

Lijevo i desno prekriži isti broj nitratnih aniona i napiši skraćenu ionsku jednadžbu:

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

Ova reakcija teče do kraja, jer nastaje slabo disocibilna tvar – voda.

Napišimo jednadžbu reakcije između natrijevog karbonata i magnezijevog nitrata.

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

Zapišimo ovu jednadžbu u ionskom obliku:

(Magnezijev karbonat je netopljiv u vodi i stoga se ne razlaže na ione.)

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

Prekrižimo s lijeve i desne strane isti broj nitratnih aniona i natrijevih kationa te napišemo skraćenu ionsku jednadžbu:

CO 3 2- + Mg 2+ = MgCO 3 ↓

Ova reakcija teče do kraja, jer nastaje talog – magnezijev karbonat.

Napišimo jednadžbu reakcije između natrijeva karbonata i dušične kiseline.

Na 2 CO 3 + 2HNO 3 = 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 teče do kraja, jer Kao rezultat toga, oslobađa se plin i nastaje voda.

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

Skraćena ionska jednadžba prikazuje bit reakcije ionske 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. Napravimo molekularne jednadžbe za reakcije koje zadovoljavaju ovaj uvjet:

CaCl 2 + K 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + 2KCl

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

1. Orzhekovsky P.A. Kemija: 9. razred: udžbenik. za opće obrazovanje osnivanje / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. - M.: AST: Astrel, 2007. (§17)

2. Orzhekovsky P.A. Kemija: 9. razred: općeobraz. osnivanje / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Šalašova. - M.: Astrel, 2013. (§9)

3. Rudzitis G.E. Kemija: anorganska. kemija. Orgulje. kemija: udžbenik. za 9. razred. / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Obrazovanje, OJSC “Moskovski udžbenici”, 2009.

4. Khomchenko I.D. Zbirka zadataka i vježbi iz kemije za gimnazija. - M.: RIA “Novi val”: Izdavač Umerenkov, 2008.

5. Enciklopedija za djecu. Svezak 17. Kemija / Pogl. izd. V.A. Volodin, Ved. znanstveni izd. I. Leenson. - M.: Avanta+, 2003.

Dodatni web resursi

1. Jedinstvena zbirka digitalnih obrazovni resursi(video eksperimenti na temu): ().

2. Elektronička verzija časopisa “Chemistry and Life”: ().

domaća zadaća

1. U tablici znakom plus označi parove tvari između kojih su moguće reakcije ionske izmjene i nastavi do dovršetka. Napišite jednadžbe reakcije u molekularnom, punom i reduciranom ionskom obliku.

2. str. 67 br. 10,13 iz udžbenika P.A. Orzhekovsky “Kemija: 9. razred” / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Šalašova. - M.: Astrel, 2013.

Većina kemijskih reakcija odvija se u otopinama. Otopine elektrolita sadrže ione, pa se reakcije u otopinama elektrolita zapravo svode na reakcije između iona.
Reakcije između iona nazivaju se ionske reakcije, a jednadžbe za takve reakcije nazivaju se ionske jednadžbe.
Pri sastavljanju ionskih jednadžbi treba se voditi činjenicom da su formule slabo disocirajućih, netopljivih i plinovitih tvari napisane u molekularnom obliku.

Bijela tvar taloži, tada se uz njegovu formulu stavlja strelica usmjerena prema dolje, a ako se tijekom reakcije oslobađa plinovita tvar, tada se uz njegovu formulu stavlja strelica usmjerena prema gore.

Prepišimo ovu jednadžbu, prikazujući jake elektrolite u obliku iona i reakcije koje napuštaju sferu kao molekule:

Time smo zapisali kompletnu ionsku jednadžbu reakcije.

Ako iz obje strane jednadžbe isključimo identične ione, odnosno one koji ne sudjeluju u reakciji u lijevoj i desnoj jednadžbi), dobivamo skraćenu jednadžbu ionske reakcije:

Dakle, skraćene ionske jednadžbe su jednadžbe u općem obliku koje karakteriziraju bit kemijske reakcije, pokazuju koji ioni reagiraju i koja tvar nastaje kao rezultat.

Reakcije ionske izmjene nastavljaju se do kraja u slučajevima kada se formira ili talog ili tvar koja lagano disocira, kao što je voda. Kada izbjeljujete otopinu natrijevog hidroksida grimizno obojenu s fenolftaleinom, dodajte višak otopine dušična kiselina, otopina će promijeniti boju, što će poslužiti kao signal za odvijanje kemijske reakcije:

Pokazuje da se međudjelovanje jake kiseline i lužine svodi na međudjelovanje H+ iona i OH - iona, uslijed čega nastaje slabo disocirajuća tvar - voda.

Ova reakcija između jake kiseline i lužine 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 netopljivih baza. Na primjer, ako dobijete plavi talog netopljivog bakrova (II) hidroksida reakcijom bakrova II sulfata s alkalijom:

a zatim dobiveni talog podijelite na tri dijela i talogu u prvoj epruveti dodajte otopinu sumporne kiseline, talogu u drugoj epruveti otopinu klorovodične kiseline, a u talogu otopinu dušične kiseline. trećoj epruveti, tada će se talog otopiti u sve tri epruvete. To će značiti da je u svim slučajevima prošlo kemijska reakcija, čija se bit odražava pomoću iste ionske jednadžbe.

Da biste to provjerili, napišite molekularne, potpune i skraćene ionske jednadžbe zadanih reakcija.

Razmotrimo ionske reakcije koje nastaju stvaranjem plina. U dvije epruvete ulijte po 2 ml otopina natrijevog karbonata i kalijevog karbonata. Zatim u prvi ulijemo otopinu klorovodične kiseline, a u drugi dušične kiseline. U oba slučaja primijetit ćemo karakteristično “vrijenje” zbog oslobođenog ugljičnog dioksida. Zapišimo jednadžbe reakcije za prvi slučaj:

Reakcije koje se odvijaju u otopinama elektrolita opisuju se pomoću ionskih jednadžbi. Te su reakcije nazvane reakcijama ionske izmjene, jer u otopinama elektroliti izmjenjuju svoje ione. Stoga se mogu izvući dva zaključka.
1. Reakcije u vodene otopine elektroliti su reakcije između iona, pa se stoga prikazuju u obliku ionskih jednadžbi.
Jednostavniji su od molekularnih i općenitije su prirode.

2. Reakcije ionske izmjene u otopinama elektrolita odvijaju se praktički ireverzibilno samo ako je rezultat stvaranje taloga, plina ili blago disocirajuće tvari.

7. Složene veze

Budući da su elektroliti u otopini u obliku iona, reakcije između otopina soli, baza i kiselina su reakcije između iona, tj. ionske reakcije. Neki od iona, koji sudjeluju u reakciji, dovode do stvaranja novih tvari (slabo disocirajuće tvari, oborine, plinovi, voda), dok drugi ioni prisutni u otopini ne proizvode nove tvari, već ostaju u otopini. Kako bi se pokazalo koji ioni međusobno djeluju i tvore nove tvari, sastavljene su molekularne, potpune i kratke ionske jednadžbe.

U molekularne jednadžbe Sve tvari predstavljene su u obliku molekula. Potpune ionske jednadžbe pokazati cijeli popis iona prisutnih u otopini tijekom dane reakcije. Kratke ionske jednadžbe sastoje se samo od onih iona čija interakcija dovodi do stvaranja novih tvari (slabo disocirajuće tvari, sedimenti, plinovi, voda).

Prilikom sastavljanja ionske reakcije Treba imati na umu da su tvari malo disocirane (slabi elektroliti), slabo i slabo topive (talog - “ N”, “M”, vidi dodatak, tablica 4) a plinoviti su napisani u obliku molekula. Jaki elektroliti, gotovo potpuno disocirani, nalaze se u obliku iona. Znak “↓” iza formule tvari označava da je ta tvar uklonjena iz reakcijske sfere u obliku taloga, a znak “” da je tvar uklonjena u obliku plina.

Postupak sastavljanja ionskih jednadžbi pomoću poznatih molekulskih jednadžbi Pogledajmo primjer reakcije između otopina Na 2 CO 3 i HCl.

1. Jednadžba reakcije napisana je u molekulskom obliku:

Na 2 CO 3 + 2HCl → 2NaCl + H 2 CO 3

2. Jednadžba se prepisuje u ionskom obliku, pri čemu se dobro disocirajuće tvari pišu u obliku iona, a slabo disocirajuće tvari (uključujući vodu), plinove ili slabo topive tvari - u obliku molekula. Koeficijent ispred formule tvari u molekularnoj jednadžbi jednako se odnosi na svaki od iona koji čine tvar, pa se stoga stavlja ispred iona u ionskoj jednadžbi:

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

3. S obje strane jednakosti isključeni su (reducirani) ioni koji se nalaze na lijevoj i desnoj strani:

2Na++ CO 3 2- + 2H + + 2Cl -<=> 2Na+ + 2Cl -+ CO2 + H2O

4. Ionska jednadžba napisana je u konačnom obliku (kratka ionska jednadžba):

2H + + CO 3 2-<=>CO2 + H20

Ako tijekom reakcije nastaju i slabo disocirane i/ili teško topljive i/ili plinovite tvari i/ili voda, i početni materijali Takvih spojeva nema, tada će reakcija biti praktički ireverzibilna (→), a za nju se može sastaviti molekularna, potpuna i kratka ionska jednadžba. Ako su takve tvari prisutne iu reagensima iu produktima, tada će reakcija biti reverzibilna (<=>):

Molekularna jednadžba: CaCO3 + 2HCl<=>CaCl2 + H2O + CO2

Potpuna ionska jednadžba: CaCO 3 + 2H + + 2Cl –<=>Ca 2+ + 2Cl – + H 2 O + CO 2

1. Napiši formule tvari koje su reagirale, stavi znak jednakosti i zapiši formule nastalih tvari. Koeficijenti su postavljeni.

2. Pomoću tablice topivosti napiši u ionskom obliku formule tvari (soli, kiseline, baze) označenih u tablici topivosti slovom „P” (jako topljive u vodi), osim kalcijevog hidroksida koji, iako je označen slovom "M", ipak, u vodenoj otopini dobro disocira na ione.

3. Treba imati na umu da se metali, oksidi metala i nemetala, voda, plinovite tvari i spojevi netopivi u vodi označeni u tablici topljivosti slovom "H" ne razlažu na ione. Formule ovih tvari napisane su u molekularnom obliku. Dobivena je potpuna ionska jednadžba.

4. Skratite identične ione ispred i iza znaka jednakosti u jednadžbi. Dobivena je skraćena ionska jednadžba.

5. Zapamtite!

P - topljiva tvar;

M - slabo topljiva tvar;

TP - tablica topljivosti.

Algoritam za sastavljanje reakcija ionske izmjene (IER)

u molekularnom, punom i kratkom ionskom obliku

Primjeri sastavljanja reakcija ionske izmjene

1. Ako se kao rezultat reakcije oslobađa tvar s niskom disocijacijom (ppm) – voda.

U ovom slučaju, puna ionska jednadžba je ista kao i skraćena ionska jednadžba.

2. Ako se kao rezultat reakcije oslobađa tvar netopljiva u vodi.

U ovom slučaju, puna ionska jednadžba reakcije podudara se sa skraćenom. Ova reakcija teče do kraja, što dokazuju dvije činjenice odjednom: stvaranje tvari netopljive u vodi i oslobađanje vode.

3. Ako se kao rezultat reakcije oslobađa plinovita tvar.

IZVRŠITI ZADATKE NA TEMU "REAKCIJE IONSKE IZMJENE"

Zadatak br. 1.
Utvrdite može li doći do interakcije između otopina sljedećih tvari, zapišite reakcije u molekularnom, potpunom, kratkom ionskom obliku:
kalijev hidroksid i amonijev klorid.

Otopina

Sastavljanje kemijske formule tvari njihovim nazivima, koristeći valencije i ispisujući RIO u molekularnom obliku (topljivost tvari provjeravamo pomoću TR):

KOH + NH4 Cl = KCl + NH4 OH

budući da je NH4 OH nestabilna tvar i razlaže se na vodu i plin NH3, RIO jednadžba će poprimiti svoj konačni oblik

KOH (p) + NH4 Cl (p) = KCl (p) + NH3 + H2 O

Sastavljamo potpunu ionsku jednadžbu RIO koristeći TR (ne zaboravite zapisati naboj iona u gornjem desnom kutu):

K+ + OH- + NH4 + + Cl- = K+ + Cl- + NH3 + H2 O

Izrađujemo kratku ionsku jednadžbu za RIO, križajući identične ione prije i poslije reakcije:

OH - + NH 4 + = NH 3 + H2O

Zaključujemo:
Može doći do interakcije između otopina sljedećih tvari, budući da su produkti ovog RIO plin (NH3) i tvar koja slabo disocira voda (H2 O).

Zadatak br. 2

Dijagram je dan:

2H + + CO 3 2- = H2 O+CO2

Odaberite tvari čija je interakcija u vodenim otopinama izražena sljedećim skraćenim jednadžbama. Napišite odgovarajuće molekularne i ukupne ionske jednadžbe.

Pomoću TR odabiremo reagense - tvari topive u vodi koje sadrže 2H ione + i CO3 2- .

Na primjer, kiselina - H 3 P.O.4 (p) i sol -K2 CO3 (p).

Sastavljamo molekularnu jednadžbu RIO:

2H 3 P.O.4 (p) +3 K2 CO3 (p) -> 2K3 P.O.4 (p) + 3H2 CO3 (p)

Budući da je ugljična kiselina nestabilna tvar, raspada se na ugljikov dioksid CO 2 i voda H2 O, jednadžba će dobiti konačni oblik:

2H 3 P.O.4 (p) +3 K2 CO3 (p) -> 2K3 P.O.4 (p) + 3CO2 + 3H2 O

Sastavljamo kompletnu ionsku jednadžbu RIO:

6H + +2PO4 3- +6K+ + 3CO3 2- -> 6K+ +2PO4 3- + 3CO2 + 3H2 O

Napravimo kratku ionsku jednadžbu za RIO:

6H + +3CO3 2- = 3CO2 + 3H2 O

2H + +CO3 2- = CO2 +H2 O

Zaključujemo:

Na kraju smo dobili željenu skraćenu ionsku jednadžbu, dakle, zadatak je točno riješen.

Zadatak br. 3

Napiši reakciju izmjene između natrijeva oksida i fosforne kiseline u molekularnom, ukupnom i kratkom ionskom obliku.

1. Sastavljamo molekularnu jednadžbu pri sastavljanju formula uzimamo u obzir valencije (vidi TR)

3Na 2 O(ne) + 2H3 P.O.4 (p) -> 2Na3 P.O.4 (p) + 3H2 O (md)

gdje je ne neelektrolit, ne disocira na ione,
MD je slabo disocirajuća tvar, ne razlažemo je na ione, voda je znak nepovratnosti reakcije

2. Sastavljamo potpunu ionsku jednadžbu:

3Na 2 O+6H+ +2PO4 3- -> 6Na+ +2PO 4 3- + 3H2 O

3. Poništavamo identične ione i dobivamo kratku ionsku jednadžbu:

3Na 2 O+6H+ -> 6Na+ + 3H2 O
Koeficijente smanjimo za tri i dobijemo:
Na2 O+2H+ -> 2Na+ +H2 O

Ova reakcija je ireverzibilna, tj. ide do kraja, budući da u proizvodima nastaje voda koja slabo disocira.

ZADACI ZA SAMOSTALNI RAD

Zadatak br. 1

Reakcija između natrijeva karbonata i sumporne kiseline

Napišite jednadžbu reakcije ionske izmjene natrijeva karbonata sa sumpornom kiselinom u molekularnom, ukupnom i kratkom ionskom obliku.

Zadatak br. 2

ZnF 2 +Ca(OH)2 ->
K2 S+H3 P.O.4 ->

Zadatak br. 3

Pogledajte sljedeći eksperiment

Taloženje barijevog sulfata

Napišite jednadžbu reakcije ionske izmjene barijevog klorida s magnezijevim sulfatom u molekularnom, ukupnom i kratkom ionskom obliku.

Zadatak br. 4

Dovršite jednadžbe reakcije u molekularnom, potpunom i kratkom ionskom obliku:

Hg (BR 3 ) 2 +Na2 S ->
K2 TAKO3 + HCl ->

Prilikom rješavanja zadatka koristiti tablicu topljivosti tvari u vodi. Imajte na umu iznimke!