Молекулярные и молекулярно-ионные уравнения

Ионообменные реакции

Реакции в растворах электролитов, при которых не происходит изменения зарядов ионов, входящих в соединения, называются ионообменными реакциями.

Правило Бертолле: равновесие в ионообменных реакциях смещается в сторону образования наименее диссоциированных соединений.

В соответствии с этим направление реакций ионного обмена определяется следующим эмпирическим правилом: ионные реакции протекают в сторону образования осадков, газов, слабых электролитов, комплексных ионов.

При написании уравнений ионных реакций сильные электролиты пишут в диссоциированном виде, слабые – в недиссоциированном.

Образование осадков:

AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3

В растворе: Ag+ + NO3- + Na+ + Cl-  AgCl + Na+ + NO3-.

Исключим ионы, которые не взаимодействуют, тогда уравнение имеет вид:

Ag+ + Cl-  AgCl.

Уравнения такого вида называются ионными.

Ионное уравнение получение гидроксида железа запишется следующим образом:

Fe3+ + 3OH-  Fe(OH)3.

Образование газов:

Na2S + H2SO4  H2S + Na2SO4;

2Na+ + S2- + 2H+ + SO42-  H2S + 2Na+ + SO42-;

2H+ + S2-  H2S.

Образование слабых электролитов:

а. образование воды. Реакция, протекающая с образованием воды при взаимодействии ионов водорода (точнее, ионов гидроксония) и гидроксид–ионов, называется реакцией нейтрализации.

NaOH + HCl  H2O + NaCl

OH- + H+  H2O

(H3O+ + OH-  2H2O).

в. образование слабого основания.

NH4+ + Cl- + K+ + OH-  NH4OH + K+ + Cl-

NH4+ + OH-  NH4OH.

с. образование слабой кислоты.

2СH3COO- + 2Na+ + 2H+ + SO42-  2CH3COOH + 3Na+ + SO42-

CH3COO- + H+  CH3COOH.

Комплексные ионы, соединяясь с другими ионами, образуют комплексные соли, например, K4[Fe(CN)6], [Ag(NH3)2]Cl, K2[PtCl6] и др. В комплексных солях мы различаем внешнюю и внутреннюю сферы. Лиганды вместе с комплексообразователем образуют внутреннюю координационную сферу соединения.

Остальные ионы находятся на более далеком расстоянии от центрального иона, они связаны с комплексным ионом ионогенно «образуют внешнюю координационную сферу. Так, в соли [Cu(NH3)4]S04 ион [Cu(NH3)4]2+ образует внутрен­нюю координационную сферу, a SOJ" — внешнюю. Символы элементов, входящих во внутреннюю координационную сферу, заключают в квадратные скобки.

Комплексные соли в водных растворах диссоциируют на ионы:

K4[Fe(CN),] =f=fc 4K++[Fe(CN)e]*-.

При этом состав комплексного иона остается без изменений. Так же проходит диссоциация всех комплексных солей:

[Cu(NH3)4]S04 [Cu(NH3)4]a+ + SO!-,

K,[HgI4] 2K+ + [HgI4]a-.

Комплексные ионы бывают прочные и непрочные. Прочный комплекс в водных растворах не обнаруживает реакций, характерных для составляющих его ионов. Например, соль Кг(Р1:С1б] диссоциирует на ионы К+ и [PtCl6]2-. Реакций, характерных для Pt4+ и С1_, раствор этой соли не дает. Непрочные комплексы в большей или меньшей степени распадаются на ионы и обнаруживают характерные для соответствующих ионов реакции.

Однако даже самые прочные комплексы в очень малой степени подвергаются диссоциации. Мерой устойчивости комплексного иона служит константа его диссоциации, которая называется константой нестойкости и обозначается К*.

Для диссоциации комплексного иона: [Ag(CN)a]" Ag+ + 2CN-

выражение константы нестойкости имеет вид:

[Ag+] [CN-]» л«~, [Ag(CN)7J •

Сравнивая константы нестойкости комплексных ионов, мы можем сравнивать их устойчивость.

Двойные соли также можно отнести к комплексным солям с непрочными комплексными ионами. Так, двойную соль KAI(S04)2 можно рассматривать как комплексную соль, содержащую ион [A1(S04)2]~. Этот ион непрочен и в водном растворе полностью распадается на ионы А13+ и S04", поэтому в водном растворе двойные соли распадаются на составные части:

KAl(S04)a т—^IK-|- + A13+ + 2SO;-, но в твердом состоянии они построены аналогично комплексным соединениям.

Кристаллогидраты мы тоже можем считать комплексными солями, где лигандами являются молекулы воды. Например, кристаллогидрат NiCl2-6H20 мы можем рассматривать как комплексную соль следующего строения:

[№(Н20)б]СЬ.

Ионообменные реакции с участием комплексных солей проходят так же, как с любыми другими солями.

Например:

3FeS04 + 2K8[Fe(CN)„] = Fes[Fe(CN)e]2 + 3KaS04.

Иногда происходит неполный обмен, в результате образуются двойные соли:

Na3[Co(NOa)„] + 2КХ1 = KaNa[Co(NOa)e] + 2NaCl.