În soluțiile de electroliți, reacțiile apar între ionii hidratați, motiv pentru care se numesc reacții ionice. spre ei important au natura și rezistența legăturii chimice în produșii de reacție. De obicei, schimbul în soluții de electroliți are ca rezultat formarea unui compus cu o legătură chimică mai puternică. Astfel, atunci când soluțiile de săruri de clorură de bariu BaCl 2 și sulfat de potasiu K 2 SO 4 interacționează, amestecul va conține patru tipuri de ioni hidratați Ba 2 + (H 2 O)n, Cl - (H 2 O)m, K + ( H 2 O) p, SO 2 -4 (H 2 O)q, între care se va produce reacția conform ecuației:

BaCl2 +K2SO4 =BaS04 +2KCl

Sulfatul de bariu va precipita în cristalele cărora legătura chimică dintre ionii Ba 2+ și SO 2- 4 este mai puternică decât legătura cu moleculele de apă care îi hidratează. Legătura dintre ionii K+ și Cl - depășește doar puțin suma energiilor lor de hidratare, astfel încât ciocnirea acestor ioni nu va duce la formarea unui precipitat.

Prin urmare, putem trage următoarea concluzie. Reacțiile de schimb apar în timpul interacțiunii unor astfel de ioni, energia de legare între care în produsul de reacție este mult mai mare decât suma energiilor lor de hidratare.

Reacțiile de schimb ionic sunt descrise prin ecuații ionice. Compușii puțin solubili, volatili și ușor disociați sunt scriși în formă moleculară. Dacă, în timpul interacțiunii soluțiilor de electroliți, nu se formează niciunul dintre tipurile indicate de compuși, aceasta înseamnă că practic nu are loc nicio reacție.

Formarea de compuși puțin solubili

De exemplu, interacțiunea dintre carbonatul de sodiu și clorura de bariu sub forma unei ecuații moleculare va fi scrisă după cum urmează:

Na 2 CO 3 + BaCl 2 = BaCO 3 + 2NaCl sau sub forma:

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

Doar ionii Ba 2+ și CO -2 au reacționat, starea ionilor rămași nu s-a schimbat, astfel încât ecuația ionică scurtă va lua forma:

CO2-3 +Ba2+ =BaCO3

Formarea Substanțelor Volatile

Ecuația moleculară pentru interacțiunea carbonatului de calciu și acid clorhidric va fi scris astfel:

CaC03+2HCI=CaCI2+H2O+CO2

Unul dintre produșii de reacție - dioxid de carbon CO 2 - a fost eliberat din sfera de reacție sub formă de gaz. Ecuația ionică extinsă este:

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

Rezultatul reacției este descris de următoarea ecuație ionică scurtă:

CaC03 +2H + =Ca2+ +H2O+CO2

Formarea unui compus ușor disociat

Un exemplu de astfel de reacție este orice reacție de neutralizare, care are ca rezultat formarea apei, un compus ușor disociat:

NaOH+HCI=NaCI+H20

Na + +OH-+H + +Cl - = Na + +CI - +H2O

OH-+H+=H2O

Din ecuația ionică scurtă rezultă că procesul este exprimat în interacțiunea ionilor H+ și OH-.

Toate cele trei tipuri de reacții se desfășoară ireversibil până la finalizare.

Dacă combinați soluții de, de exemplu, clorură de sodiu și azotat de calciu, atunci, după cum arată ecuația ionică, nu va avea loc nicio reacție, deoarece nu se formează nici un precipitat, nici un gaz sau un compus cu disociere scăzută:

Folosind tabelul de solubilitate, stabilim că AgNO 3, KCl, KNO 3 sunt compuși solubili, AgCl este o substanță insolubilă.

Creăm o ecuație ionică pentru reacție ținând cont de solubilitatea compușilor:

O scurtă ecuație ionică dezvăluie esența transformării chimice care are loc. Se poate observa că doar ionii Ag+ și Cl - au luat parte efectiv la reacție. Ionii rămași au rămas neschimbați.

Exemplul 2. Alcătuiți o ecuație moleculară și ionică pentru reacția dintre: a) clorură de fier (III) și hidroxid de potasiu; b) sulfat de potasiu și iodură de zinc.

a) Compunem ecuația moleculară pentru reacția dintre FeCl 3 și KOH:

Folosind tabelul de solubilitate, stabilim că dintre compușii rezultați, numai hidroxidul de fier Fe(OH) 3 este insolubil. Compunem ecuația ionică a reacției:

Ecuația ionică arată că coeficienții 3 din ecuația moleculară sunt în egală măsură aparțin ionilor. Acest regula generalaîntocmirea ecuaţiilor ionice. Să reprezentăm ecuația reacției în formă ionică scurtă:

Această ecuație arată că numai ionii Fe3+ și OH- au luat parte la reacție.

b) Să creăm o ecuație moleculară pentru a doua reacție:

K2SO4 + ZnI2 = 2KI + ZnSO4

Din tabelul de solubilitate rezultă că compușii inițiali și rezultați sunt solubili, prin urmare reacția este reversibilă și nu ajunge la final. Într-adevăr, aici nu se formează nici un precipitat, nici un compus gazos sau un compus ușor disociat. Să creăm o ecuație ionică completă pentru reacție:

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

Exemplul 3. Folosind ecuația ionică: Cu 2+ +S 2- -= CuS, creați o ecuație moleculară pentru reacție.

Ecuația ionică arată că în partea stângă a ecuației trebuie să existe molecule de compuși care conțin ioni Cu 2+ și S 2-. Aceste substanțe trebuie să fie solubile în apă.

Conform tabelului de solubilitate, vom selecta doi compuși solubili, care includ cationul Cu 2+ și anionul S 2-. Să creăm o ecuație moleculară pentru reacția dintre acești compuși:

CuS04+Na2S CuS+Na2SO4

Subiect: Legatura chimica. Disocierea electrolitică

Lecția: Scrierea ecuațiilor pentru reacțiile de schimb ionic

Să creăm o ecuație pentru reacția dintre hidroxidul de fier (III) și acidul azotic.

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

(Hidroxidul de fier (III) este o bază insolubilă, prin urmare nu este supusă. Apa este o substanță slab disociată; practic nu este disociată în ioni în soluție.)

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

Tăiați același număr de anioni nitrat în stânga și în dreapta și scrieți ecuația ionică prescurtată:

Fe(OH)3 + 3H + = Fe3+ + 3H2O

Această reacție continuă până la finalizare, deoarece se formează o substanță ușor disociabilă - apa.

Să scriem o ecuație pentru reacția dintre carbonatul de sodiu și azotatul de magneziu.

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

Să scriem această ecuație în formă ionică:

(Carbonatul de magneziu este insolubil în apă și, prin urmare, nu se descompune în ioni.)

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

Să tăiem același număr de anioni nitrat și cationi de sodiu în stânga și în dreapta și să scriem ecuația ionică prescurtată:

C032- + Mg2+ = MgC03↓

Această reacție continuă până la finalizare, deoarece se formează un precipitat - carbonat de magneziu.

Să scriem o ecuație pentru reacția dintre carbonatul de sodiu și acidul azotic.

Na 2 CO 3 + 2HNO 3 = 2NaNO 3 + CO 2 + H 2 O

(Dioxidul de carbon și apa sunt produse ale descompunerii acidului carbonic slab rezultat.)

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

C032- + 2H + = C02 + H2O

Această reacție continuă până la finalizare, deoarece Ca rezultat, se eliberează gaz și se formează apă.

Să creăm două ecuații de reacție moleculară, care corespund următoarei ecuații ionice prescurtate: Ca 2+ + CO 3 2- = CaCO 3 .

Ecuația ionică prescurtată arată esența reacției de schimb ionic. În acest caz, putem spune că pentru a obține carbonat de calciu, este necesar ca compoziția primei substanțe să includă cationi de calciu, iar compoziția celei de-a doua - anioni carbonat. Să creăm ecuații moleculare pentru reacțiile care îndeplinesc această condiție:

CaCl2 + K2CO3 = CaC03↓ + 2KCI

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

1. Orjekovski P.A. Chimie: clasa a IX-a: manual. pentru învăţământul general stabilire / P.A. Orjekovski, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. - M.: AST: Astrel, 2007. (§17)

2. Orjekovski P.A. Chimie: clasa a IX-a: studii generale. stabilire / P.A. Orjekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013. (§9)

3. Rudzitis G.E. Chimie: anorganică. chimie. Organ. chimie: manual. pentru clasa a IX-a. / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Educație, OJSC „Manuale de la Moscova”, 2009.

4. Hhomcenko I.D. Culegere de probleme si exercitii de chimie pt liceu. - M.: RIA „New Wave”: Editura Umerenkov, 2008.

5. Enciclopedie pentru copii. Volumul 17. Chimie / Capitolul. ed. V.A. Volodin, Ved. ştiinţific ed. I. Leenson. - M.: Avanta+, 2003.

Resurse web suplimentare

1. Colecție unică de digital resurse educaționale(experimente video pe această temă): ().

2. Versiunea electronică a revistei „Chimie și viață”: ().

Teme pentru acasă

1. În tabel, marcați cu semnul plus perechile de substanțe între care sunt posibile reacții de schimb ionic și treceți la finalizare. Scrieți ecuațiile de reacție în formă moleculară, ionică completă și redusă.

2. p. 67 Nr. 10,13 din manualul P.A. Orzhekovsky „Chimie: clasa a IX-a” / P.A. Orjekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013.

Majoritatea reacțiilor chimice au loc în soluții. Soluțiile de electroliți conțin ioni, astfel încât reacțiile din soluțiile de electroliți se reduc de fapt la reacții între ioni.
Reacțiile dintre ioni se numesc reacții ionice, iar ecuațiile pentru astfel de reacții se numesc ecuații ionice.
Când se elaborează ecuații ionice, trebuie să ne ghidăm de faptul că formulele substanțelor ușor disociante, insolubile și gazoase sunt scrise în formă moleculară.

Substanța albă precipită, apoi o săgeată îndreptată în jos este plasată lângă formula sa, iar dacă o substanță gazoasă este eliberată în timpul reacției, atunci o săgeată îndreptată în sus este plasată lângă formula sa.

Să rescriem această ecuație, înfățișând electroliți puternici sub formă de ioni și reacții care părăsesc sfera ca molecule:

Am notat astfel ecuația ionică completă a reacției.

Dacă excludem ioni identici din ambele părți ale ecuației, adică pe cei care nu participă la reacția din ecuațiile din stânga și din dreapta), obținem o ecuație ionică scurtată a reacției:

Astfel, ecuațiile ionice prescurtate sunt ecuații în formă generală care caracterizează esența unei reacții chimice, arată ce ioni reacționează și ce substanță se formează ca rezultat.

Reacțiile de schimb de ioni se finalizează în cazurile în care se formează fie un precipitat, fie o substanță ușor disociabilă, cum ar fi apa. Când albiți o soluție de hidroxid de sodiu de culoare purpurie cu fenolftaleină, adăugați soluție în exces acid azotic, soluția se va decolora, ceea ce va servi drept semnal pentru a avea loc o reacție chimică:

Arată că interacțiunea unui acid puternic și alcalin se reduce la interacțiunea ionilor H+ și ionilor OH -, în urma căreia se formează o substanță cu disociere scăzută - apa.

Această reacție dintre un acid puternic și un alcalin se numește reacție de neutralizare. Acesta este un caz special de reacție de schimb.

O astfel de reacție de schimb poate avea loc nu numai între acizi și alcalii, ci și între acizi și baze insolubile. De exemplu, dacă obțineți un precipitat albastru de hidroxid de cupru (II) insolubil prin reacția sulfatului de cupru II cu alcalii:

și apoi împărțiți precipitatul rezultat în trei părți și adăugați o soluție de acid sulfuric la precipitatul din prima eprubetă, o soluție de acid clorhidric la precipitatul din a doua eprubetă și o soluție de acid azotic la precipitatul din eprubetă. a treia eprubetă, apoi precipitatul se va dizolva în toate cele trei eprubete. Aceasta va însemna că în toate cazurile a trecut reacție chimică, a cărui esență este reflectată folosind aceeași ecuație ionică.

Pentru a verifica acest lucru, notați ecuațiile ionice moleculare, complete și prescurtate ale reacțiilor date.

Să luăm în considerare reacțiile ionice care apar odată cu formarea gazului. Se toarnă 2 ml de soluții de carbonat de sodiu și carbonat de potasiu în două eprubete. Apoi turnați o soluție de acid clorhidric în primul și acid azotic în al doilea. În ambele cazuri, vom observa o „fierbere” caracteristică datorită dioxidului de carbon eliberat. Să notăm ecuațiile de reacție pentru primul caz:

Reacțiile care apar în soluțiile de electroliți sunt descrise folosind ecuații ionice. Aceste reacții au fost numite reacții de schimb ionic, deoarece în soluții electroliții își schimbă ionii. Astfel, se pot trage două concluzii.
1. Reacții în solutii apoase electroliții sunt reacții între ioni și, prin urmare, sunt reprezentați sub formă de ecuații ionice.
Sunt mai simple decât cele moleculare și sunt de natură mai generală.

2. Reacțiile de schimb de ioni în soluțiile de electroliți decurg practic ireversibil numai dacă rezultatul este formarea unui precipitat, gaz sau substanță ușor disociabilă.

7. Conexiuni complexe

Deoarece electroliții în soluție sunt sub formă de ioni, reacțiile dintre soluțiile de săruri, baze și acizi sunt reacții între ioni, adică. reacții ionice. Unii dintre ioni, care participă la reacție, duc la formarea de noi substanțe (substanțe slab disociate, precipitații, gaze, apă), în timp ce alți ioni, prezenți în soluție, nu produc substanțe noi, dar rămân în soluție. Pentru a arăta care ioni interacționează pentru a forma noi substanțe, se întocmesc ecuații ionice moleculare, complete și scurte.

ÎN ecuații moleculare Toate substanțele sunt prezentate sub formă de molecule. Ecuații ionice complete arată întreaga listă de ioni prezenți în soluție în timpul unei reacții date. Ecuații ionice scurte sunt alcătuiți numai din acei ioni, a căror interacțiune duce la formarea de noi substanțe (substanțe slab disociate, sedimente, gaze, apă).

La compilare reacții ionice Trebuie amintit că substanțele sunt ușor disociate (electroliți slabi), ușor și puțin solubile (precipitat - " N”, “M”, vezi anexa, tabelul 4) iar cele gazoase sunt scrise sub formă de molecule. Electroliții puternici, aproape complet disociați, sunt sub formă de ioni. Semnul „↓” după formula unei substanțe indică faptul că această substanță este îndepărtată din sfera de reacție sub formă de precipitat, iar semnul „” indică faptul că substanța este îndepărtată sub formă de gaz.

Procedura de compunere a ecuațiilor ionice folosind ecuații moleculare cunoscute Să ne uităm la exemplul de reacție dintre soluțiile de Na 2 CO 3 și HCl.

1. Ecuația reacției se scrie sub formă moleculară:

Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2CO3

2. Ecuația se rescrie sub formă ionică, cu substanțe bine disociante scrise sub formă de ioni, și substanțe slab disociante (inclusiv apă), gaze sau substanțe slab solubile - sub formă de molecule. Coeficientul din fața formulei unei substanțe dintr-o ecuație moleculară se aplică în mod egal fiecăruia dintre ionii care alcătuiesc substanța și, prin urmare, este plasat în fața ionului din ecuația ionică:

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

3. Din ambele părți ale egalității, ionii găsiți în părțile din stânga și din dreapta sunt excluși (reduși):

2Na++ CO32- + 2H++ 2Cl -<=> 2Na+ + 2Cl -+ CO2 + H2O

4. Ecuația ionică se scrie în forma sa finală (ecuația ionică scurtă):

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

Dacă în timpul reacției se formează atât substanțe ușor disociate și/sau puțin solubile și/sau gazoase și/sau apă, și materii prime Nu există astfel de compuși, atunci reacția va fi practic ireversibilă (→), iar pentru aceasta se poate întocmi o ecuație ionică moleculară, completă și scurtă. Dacă astfel de substanțe sunt prezente atât în ​​reactivi, cât și în produse, atunci reacția va fi reversibilă (<=>):

Ecuația moleculară: CaC03 + 2HCI<=>CaCI2 + H20 + CO2

Ecuație ionică completă: CaCO 3 + 2H + + 2Cl –<=>Ca 2+ + 2Cl – + H 2 O + CO 2

1. Notați formulele substanțelor care au reacționat, puneți semnul „egal” și scrieți formulele substanțelor formate. Se stabilesc coeficienții.

2. Folosind tabelul de solubilitate, notați în formă ionică formulele substanțelor (săruri, acizi, baze) desemnate în tabelul de solubilitate prin litera „P” (foarte solubil în apă), cu excepția hidroxidului de calciu, care, deși este desemnat cu litera „M”, cu toate acestea, într-o soluție apoasă se disociază bine în ioni.

3. Trebuie reținut că metalele, oxizii metalelor și nemetalelor, apa, substanțele gazoase și compușii insolubili în apă indicați în tabelul de solubilitate cu litera „H” nu se descompun în ioni. Formulele acestor substanțe sunt scrise în formă moleculară. Se obține ecuația ionică completă.

4. Abreviați ionii identici înainte și după semnul egal din ecuație. Se obține ecuația ionică prescurtată.

5. Amintiți-vă!

P - substanță solubilă;

M - substanță ușor solubilă;

TP - tabel de solubilitate.

Algoritm pentru alcătuirea reacțiilor de schimb ionic (IER)

în formă moleculară, completă și scurtă ionică

Exemple de compunere a reacțiilor de schimb ionic

1. Dacă, în urma reacției, se eliberează o substanță cu disociere scăzută (ppm) - apă.

În acest caz, ecuația ionică completă este aceeași cu ecuația ionică prescurtată.

2. Dacă în urma reacţiei se eliberează o substanţă insolubilă în apă.

În acest caz, ecuația ionică completă a reacției coincide cu cea prescurtată. Această reacție se finalizează, așa cum demonstrează două fapte simultan: formarea unei substanțe insolubile în apă și eliberarea apei.

3. Dacă în urma unei reacţii se eliberează o substanţă gazoasă.

FINALIZAȚI SARCINI PE TEMA „REACȚII DE SCHIMB DE IONE”

Sarcina nr. 1.
Determinați dacă interacțiunea poate avea loc între soluțiile următoarelor substanțe, notați reacțiile în formă moleculară, completă, ionică scurtă:
hidroxid de potasiu și clorură de amoniu.

Soluţie

Compilarea formule chimice substanțele după numele lor, folosind valențe și scriind RIO în formă moleculară (verificăm solubilitatea substanțelor folosind TR):

KOH + NH4CI = KCI + NH4OH

întrucât NH4 OH este o substanță instabilă și se descompune în apă și NH3 gaz, ecuația RIO va lua forma sa finală

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

Compunem ecuația ionică completă a RIO folosind TR (nu uitați să notați sarcina ionului în colțul din dreapta sus):

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

Creăm o scurtă ecuație ionică pentru RIO, tăind ionii identici înainte și după reacție:

OH - + NH 4 + = NH 3 + H2O

Conchidem:
Interacțiunea între soluțiile următoarelor substanțe poate avea loc, deoarece produsele acestui RIO sunt gazul (NH3) și o substanță cu disociere slabă apă (H2O).

Sarcina nr. 2

Diagrama este data:

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

Selectați substanțe a căror interacțiune în soluții apoase este exprimată prin următoarele ecuații prescurtate. Scrieți ecuațiile moleculare și ionice totale corespunzătoare.

Folosind TR selectăm reactivi - substanțe solubile în apă care conțin ioni 2H + și CO3 2- .

De exemplu, acid - H 3 P.O.4 (p) și sare -K2 CO3 (p).

Compunem ecuația moleculară a RIO:

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

Deoarece acidul carbonic este o substanță instabilă, se descompune în dioxid de carbon CO 2 si apa H2 O, ecuația va lua forma finală:

2H 3 P.O.4 (p) +3 K2 CO3 (p) -> 2K3 P.O.4 (p) + 3CO2 + 3 ore2 O

Compunem ecuația ionică completă a RIO:

6H + +2PO4 3- +6K+ + 3CO3 2- -> 6K+ +2PO4 3- + 3CO2 + 3 ore2 O

Să creăm o scurtă ecuație ionică pentru RIO:

6H + +3CO3 2- = 3CO2 + 3 ore2 O

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

Conchidem:

În final, am primit ecuația ionică prescurtată dorită, prin urmare, sarcina a fost finalizată corect.

Sarcina nr. 3

Notați reacția de schimb dintre oxidul de sodiu și acidul fosforic în formă moleculară, totală și ionică scurtă.

1. Compunem o ecuație moleculară la compilarea formulelor, luăm în considerare valențe (vezi TR)

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

unde ne este un non-electrolit, nu se disociază în ioni,
MD este o substanță cu disociere scăzută, nu o putem descompune în ioni, apa este un semn al ireversibilității reacției

2. Compunem ecuația ionică completă:

3Na 2 O+6H+ +2PO4 3- -> 6Na+ +2PO 4 3- + 3 ore2 O

3. Reducem ioni identici și obținem o scurtă ecuație ionică:

3Na 2 O+6H+ -> 6Na+ + 3 ore2 O
Reducem coeficienții cu trei și obținem:
N / A2 O+2H+ -> 2Na+ +H2 O

Această reacție este ireversibilă, adică merge până la capăt, deoarece substanța cu disociere scăzută se formează în produse.

SARCINI PENTRU MUNCĂ INDEPENDENTĂ

Sarcina nr. 1

Reacția dintre carbonatul de sodiu și acidul sulfuric

Scrieți o ecuație pentru reacția de schimb ionic a carbonatului de sodiu cu acidul sulfuric în formă moleculară, totală și ionică scurtă.

Sarcina nr. 2

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

Sarcina nr. 3

Consultați următorul experiment

Precipitarea sulfatului de bariu

Scrieți o ecuație pentru reacția de schimb ionic a clorurii de bariu cu sulfatul de magneziu în formă moleculară, totală și ionică scurtă.

Sarcina nr. 4

Completați ecuațiile reacției în formă moleculară, completă și ionică scurtă:

Hg (NR 3 ) 2 +Na2 S ->
K2 AŞA3 + HCI ->

Când finalizați sarcina, utilizați tabelul de solubilitate a substanțelor în apă. Fiți conștienți de excepții!