Реакции в растворах электролитов. Направленность обменных реакций в растворах электролитов

При взаимодействии элекролитов происходят реакции обмена ионами. Отличительная черта обменных реакций: элементы, входящие в состав, не меняют свою степень окисления. К обменным реакциям в растворах относятся реакции нейтрализации, гидролиза, осаждения, растворения, комплексообразования.

По теории диссоциации при реакциях между ионами в растворах электролитов возможны два исхода:

1. Образующиеся в-ва – сильные электролиты, хорошо растворимые в воде и полностью диссоциирующие на ионы.

2. Одно из образующихся веществ – газ, осадок или слабый электролит (хорошо растворимый в воде).

В обменных реакциях, протекающих в растворах электролитов, наряду с недиссоциированными молекулами слабых электролитов, твердыми веществами и газами участвуют также находящиеся в растворе ионы. Поэтому сущность протекающих процессов наиболее полно выражается при записи их в форме ионно-молекулярных уравнений. Например, уравнения реакций нейтрализации сильных кислот щелочами

HClO₄ + NaOH →NaClO₄ + H₂O,

2HNO₃ + Ba(OH)₂ → Ba(NO₃)₂ + 2H₂O,

выражаются одним и тем же ионно-молекулярным уравнением

H⁺ + OH^– → H₂O,

из которого следует, что сущность этих процессов сводится к образованию из ионов водорода и гидроксид-ионов малодиссоциированного электролита – воды. Аналогично уравнения реакций

BaCl₂ +H₂SO₄ → BaSO₄ + 2HCl,

Ba(NO₃)₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄ + 2NaNO₃

выражают один и тот же процесс образования из ионов Ва²⁺ и SO₄^2— осадка малорастворимого электролита – сульфата бария

Ва²⁺ + SO₄^2– → BaSO₄↓.

На основании рассмотренных примеров можно сделать следующий вывод: реакции в растворах электролитов всегда идут в сторону образования наименее диссоциированных или наименее растворимых веществ. Из этого, в частности, следует, что сильные кислоты вытесняют слабые из растворов их солей

CH₃COONa + HCl → CH₃COOH + NaCl.

Суть этой реакции более точно отражается ионно-молекулярным уравнением, где формулы слабых электролитов записаны в виде молекул, а сильных – в виде ионов

CH₃COO^– + Na⁺ + H⁺ + Cl^– → CH₃COOH + Na⁺ + Cl^–,

или в сокращенном виде

CH₃COO^– + H⁺ → CH₃COOH.

Аналогично протекают реакции между щелочами и солями слабых оснований. Например,

FeSO₄ + 2 NaOH → Na₂SO₄ + Fe(OH)₂↓

Fe²⁺ + SO₄^2– + 2 Na⁺ + 2 OH^– → SO₄^2– + 2 Na⁺ + Fe(OH)₂↓

Fe²⁺ + 2 OH^– → Fe(OH)₂↓.

Таким образом, реакции в растворах электролитов идут до конца, если в результате взаимодействия веществ происходит образование осадка, выделение газа и образование слабого электролита. При написании уравнений реакций, слабые электролиты, малорастворимые соединения и газы записываются в молекулярной форме, а находящиеся в растворе сильные электролиты – в виде составляющих их ионов. Все рассмотренные уравнения реакций являются необратимыми т.к. равновесие в них смещено вправо вследствие малой растворимости BaSO₄ иFe(OH)₂, образовании уксусной кислоты CH₃COOH и воды H₂О. Но в обменные реакции могут вступать растворы сильных и слабых электролитов, что может приводить к образованию слабых электролитов. Такие реакции являются обратимыми: FeS + 2HCl FeCl₂ + H₂S.

В сокращенном ионно-молекулярном уравнении сумма электрических зарядов левой части уравнения всегда равна сумме электрических зарядов правой части уравнения.