Ионные реакции. Составление ионно-молекулярных уравнений

Согласно теории электролитической диссоциации, реакции между кислотами, основаниями и солями в водных растворах протекают между ионами, на которые распадаются молекулы этих веществ.

 

Рассмотрим это с точки зрения нескольких типов реакций.

 

1. Обратимые реакции.

При смешении растворов, например хлорида натрия и нитрата калия протекает обратимая реакция:

Na+Cl– +K +NO3 –↔KCl+NaNO3

Степень ионизации всех солей, принимающих участие в данной обратимой реакции, в разбавленных растворах так велика, что образующиеся ионы находятся в равновесии лишь с небольшим количеством недиссоциированных молекул соответствующих веществ. Это указывает на то, что при сливании растворов NaCl и KNO3 с ионной точки зрения реакции нет.

Оказывается, что в таких случаях не наблюдается тепловой эффект реакции. Если выпаривать такой раствор, то получается смесь четырех солей.

 

2. Реакции осаждения.

Иное наблюдается при сливании растворов хлорида натрия и нитрата серебра.

Протекающую при этом реакцию можно записать так:

NaCl+AgNO3→AgCl↓+NaNO3

Ионы серебра с ионами хлора образуют молекулы хлорида серебра. Это вещество почти не растворяется в воде и выпадает в осадок; поэтому ионы серебра и хлора удаляются из раствора. Вследствие этого обратная реакция ослабляется на столько, что почти не играет роль. В этом случае все молекулы NaCl и AgNO3 распадаются на ионы, ионы Ag+ соединяются с Cl- ионами, и прямая реакция идет до конца. На основании изложенного, уравнение реакции модно написать в ионной форме:

Na+ +Cl- +Ag+ +NO3 -→AgCl↓+Na+ +NO3 - Из данного уравнения видно, что реакция собственно протекала между ионами серебра и хлора, с остальными ионами никаких существенных изменений не произошло, поэтому уравнение можно записать в следующей форме: Ag+ +Cl-→AgCl↓ Это ионное уравнение показывает, что любая растворимая соль серебра с любой хлоридной солью дает осадок хлорида серебра.

 

3. Образование газообразных (и вообще летучих) веществ.

Примером может служить взаимодействие карбонатов с кислотами, в частности: Na2CO3+2HCl→2NaCl+H2O+CO2↑.

В ионной форме данное уравнение будет иметь вид: 2Na+ +CO3 2- +2H+ +2Cl-→2Na+ +2Cl- +H2O+CO2↑.

Отбрасывая в правой и левой частях одинаковые ионы, получаем краткое ионно-молекулярное уравнение: CO3 2- +2H + →H2O+CO2↑. Это уравнение показывает, что при действии на любую соль угольной кислоты любой кислотой будут образовываться H2O и CO2.

 

4. Реакции нейтрализации.

Пример такой реакции это HCl+NaOH→NaCl+H2O. Вещества HCl, NaOH и NaCl диссоциируют, а вода практически не диссоциирует на ионы, на этом основании данное уравнение можно записать: H + +Cl- +Na+ +OH-→Na+ +Cl- +H2O, и, отбрасывая ионы, которые в процессе реакции не изменились, получаем уравнение:

H + +OH-→H2O. Это краткое ионно-молекулярное уравнение реакции нейтрализации. Оно показывает, что реакция нейтрализации, по существу, состоит в том, что ионы водорода кислоты соединяются с гидроксид-ионами основания с образованием почти недиссоциирующих молекул воды. Данное уравнение представляет собой общее уравнение любой реакции нейтрализации.

Рассматривая приведенные выше примеры перехода от молекулярных к ионным уравнениям, можно наметить такую последовательность составления уравнения обменной реакции в иной форме:

1) Написать молекулярное уравнение реакции;

2) переписать это уравнение, заменяя молекулярные формулы ионизирующихся электролитов суммой ионов. Формулы малодиссоциирующих веществ, либо выпадающих в осадок или удаляющихся из системы в виде газов (или паров), переписывают в молекулярном виде;

3) выписать (в виде ионного уравнения) формулы только тех ионов и молекул, которые непосредственно участвуют в реакции, предварительно сократив ионы, в правой и левой частях уравнения, не принимающие участия в реакции с ионной точки зрения.

 

Изучение характера ионных реакций приводит к следующим выводам:

1. Если при взаимодействии ионов образуются только растворимые и легкодиссоциирующие на ионы продукты, то реакция протекает обратимо.

 

2. Ионные реакции становятся практически необратимыми, когда затруднен распад на ионы хотя бы одного из продуктов реакции (в результате образования осадка, воды, комплексных ионов) или когда в процессе взаимодействия ионов образуется вещество, удаляющееся из реакционной системы в виде газа или пара.