Osnovno opšte obrazovanje

Linija UMK VV Lunin. hemija (8-9)

Jonske jednadžbe

Jonske jednačine su sastavni dio složene i zanimljive kemijske nauke. Takve jednadžbe omogućavaju da se vizualno vidi koji joni ulaze u kemijske transformacije. U obliku jona, bilježe se tvari koje podliježu elektrolitičkoj disocijaciji. Hajde da analiziramo istoriju problema, algoritam za sastavljanje jonskih jednačina i primere problema.

POZADINA

Čak su i drevni alhemičari, izvodeći jednostavne hemijske reakcije u potrazi za kamenom filozofije i zapisujući rezultate svojih istraživanja u debele sveske, koristili određene znakove za hemikalije. Svaki naučnik je imao svoj sistem, što nije iznenađujuće: svi su htjeli zaštititi svoje tajno znanje od intriga zavidnih ljudi i konkurenata. I tek u VIII veku postoje uniformne oznake za neke elemente.

Godine 1615. Jean Begun je u svojoj knjizi "Principi hemije", koja se s pravom smatra jednim od prvih udžbenika u ovom dijelu prirodnih znanosti, predložio korištenje konvencionalne notacije za pisanje kemijskih jednačina. I tek 1814. švedski hemičar Jons Jakob Berzelius stvorio je sistem hemijskih simbola zasnovan na jednom ili dva prva slova latinskog naziva elementa, sličan onom koji učenici uče na času.

U osmom razredu (paragraf 12, udžbenik "Hemija. 8. razred" koji je uredio V.V. Eremin), momci su naučili da pišu jednačine molekularne reakcije, gdje su i reagensi i produkti reakcije predstavljeni u obliku molekula.

Međutim, ovo je pojednostavljen pogled na hemijske transformacije. A naučnici su o tome razmišljali već u 18. veku.

Arrhenius je, kao rezultat svojih eksperimenata, otkrio da otopine određenih tvari provode električnu struju. I dokazao je da se tvari s električnom provodljivošću nalaze u otopinama u obliku jona: pozitivno nabijenih kationa i negativno nabijenih anjona. I upravo te nabijene čestice reaguju.

ŠTA SU JONSKE JEDNAČINE

Jednačine jonske reakcije- to su kemijske jednakosti u kojima se tvari koje ulaze u reakciju i produkti reakcija označavaju kao disocirani ioni. Jednačine ovog tipa su pogodne za pisanje hemijskih supstitucija i reakcija razmene u rastvorima.

Jonske jednadžbe- sastavni deo složene i zanimljive hemijske nauke. Takve jednadžbe omogućavaju da se vizualno vidi koji joni ulaze u kemijske transformacije. Supstance koje prolaze kroz elektrolitičku disocijaciju se beleže u obliku jona (tema je detaljno obrađena u paragrafu 10, udžbenik "Hemija. 9. razred" urednika V.V. Eremina). U obliku molekula bilježe se plinovi, precipitirane tvari i slabi elektroliti, koji se praktički ne disociraju. Gasovi su označeni strelicom nagore (), supstance koje se talože, strelicom nadole (↓).

Udžbenik su napisali nastavnici Hemijskog fakulteta Moskovskog državnog univerziteta. M.V. Lomonosov. Odlike knjige su jednostavnost i jasnoća prezentacije materijala, visok naučni nivo, veliki broj ilustracija, eksperimenata i zabavnih eksperimenata, što omogućava da se koristi u nastavi i školama sa detaljnim proučavanjem prirodnih nauka.

KARAKTERISTIKE IONSKIH JEDNAČINA

1. Reakcije jonske izmjene, za razliku od redoks reakcija, odvijaju se bez narušavanja valencije tvari koje ulaze u kemijske transformacije.

- redoks reakcija

Reakcija jonske izmjene

2. Reakcije između jona se odvijaju pod uslovom da se tokom reakcije formira slabo rastvorljiv talog, da se oslobodi isparljivi gas ili da se formiraju slabi elektroliti.

U epruvetu sipajte 1 ml rastvora natrijevog karbonata i pažljivo dodajte par kapi hlorovodonične kiseline.

Šta se dešava?

Napravite jednačinu za reakciju, napišite pune i skraćene ionske jednačine.

#ADVERTISING_INSERT#

Reakcije ionske izmjene su reakcije u vodenim otopinama između elektrolita koje se odvijaju bez promjena u oksidacijskim stanjima elemenata koji ih formiraju.

Neophodan uslov za reakciju između elektrolita (soli, kiselina i baza) je stvaranje nisko-disocijacijske supstance (voda, slaba kiselina, amonijum hidroksid), taloga ili gasa.

Razmotrite reakciju koja proizvodi vodu. Ove reakcije uključuju sve reakcije između bilo koje kiseline i bilo koje baze. Na primjer, interakcija dušične kiseline s kalijevim hidroksidom:

HNO 3 + KOH \u003d KNO 3 + H 2 O (1)

Polazni materijali, tj. azotna kiselina i kalijum hidroksid, kao i jedan od proizvoda, a to je kalijum nitrat, su jaki elektroliti, tj. u vodenom rastvoru postoje gotovo isključivo u obliku jona. Nastala voda pripada slabim elektrolitima, tj. praktično se ne razlaže na jone. Dakle, moguće je tačnije prepisati gornju jednačinu navođenjem stvarnog stanja supstanci u vodenom rastvoru, tj. u obliku jona:

H + + NO 3 - + K + + OH - \u003d K + + NO 3 - + H 2 O (2)

Kao što se može vidjeti iz jednačine (2), i prije i nakon reakcije, u otopini se nalaze joni NO 3 − i K +. Drugim riječima, zapravo, nitratni joni i joni kalija nisu ni na koji način učestvovali u reakciji. Do reakcije je došlo samo zbog kombinacije H + i OH − čestica u molekule vode. Dakle, imajući algebarski redukovane identične ione u jednačini (2):

H + + NO 3 - + K + + OH - \u003d K + + NO 3 - + H 2 O

dobićemo:

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

Jednačine oblika (3) se nazivaju redukovane jonske jednadžbe, oblika (2) — kompletne jonske jednačine, i oblika (1) — jednadžbe molekularne reakcije.

Zapravo, jonska jednadžba reakcije maksimalno odražava njenu suštinu, upravo ono što omogućava da se nastavi. Treba napomenuti da mnogo različitih reakcija može odgovarati jednoj redukovanoj ionskoj jednadžbi. Zaista, ako uzmemo, na primjer, ne dušičnu kiselinu, već hlorovodoničnu kiselinu, i koristimo, recimo, barijev hidroksid umjesto kalijevog hidroksida, imamo sljedeću jednadžbu molekularne reakcije:

2HCl + Ba(OH) 2 = BaCl 2 + 2H 2 O

Hlorovodonična kiselina, barijum hidroksid i barijum hlorid su jaki elektroliti, odnosno postoje u rastvoru uglavnom u obliku jona. Voda je, kao što je gore rečeno, slab elektrolit, odnosno postoji u otopini gotovo isključivo u obliku molekula. Na ovaj način, kompletna jonska jednacina ova reakcija će izgledati ovako:

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

Reduciramo iste ione lijevo i desno i dobijemo:

2H + + 2OH - = 2H 2 O

Ako podijelimo i lijevu i desnu stranu sa 2, dobijamo:

H + + OH - \u003d H 2 O,

Primljeno redukovana jonska jednačina potpuno se poklapa sa redukovanom ionskom jednačinom interakcije dušične kiseline i kalijevog hidroksida.

Prilikom sastavljanja ionskih jednadžbi u obliku jona pišu se samo formule:

1) jake kiseline (HCl, HBr, HI, H 2 SO 4, HNO 3, HClO 4) (listu jakih kiselina morate naučiti!)

2) jake baze (alkalni hidroksidi (ALH) i zemnoalkalni metali (ALHM))

3) rastvorljive soli

U molekularnom obliku, formule su napisane:

1) Voda H 2 O

2) Slabe kiseline (H 2 S, H 2 CO 3, HF, HCN, CH 3 COOH (i druge, skoro sve organske)).

3) Slabe baze (NH 4 OH i skoro svi hidroksidi metala osim alkalnih i zemnoalkalnih metala.

4) Slabo rastvorljive soli (↓) („M“ ili „H“ u tabeli rastvorljivosti).

5) Oksidi (i druge supstance koje nisu elektroliti).

Pokušajmo zapisati jednačinu između željezovog (III) hidroksida i sumporne kiseline. U molekularnom obliku, jednadžba njihove interakcije je zapisana na sljedeći način:

2Fe(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O

Gvožđe (III) hidroksid odgovara oznaci „H“ u tabeli rastvorljivosti, što nam govori o njegovoj nerastvorljivosti, tj. u jonskoj jednačini, mora biti napisana u cijelosti, tj. kao Fe(OH) 3 . Sumporna kiselina je rastvorljiva i pripada jakim elektrolitima, odnosno postoji u rastvoru uglavnom u disociranom stanju. Gvožđe (III) sulfat, kao i skoro sve druge soli, jak je elektrolit, a pošto je rastvorljiv u vodi, mora se u ionskoj jednačini napisati kao joni. Uzimajući u obzir sve gore navedeno, dobijamo kompletnu ionsku jednačinu sljedećeg oblika:

2Fe(OH) 3 + 6H + + 3SO 4 2- = 2Fe 3+ + 3SO 4 2- + 6H 2 O

Smanjenjem sulfatnih jona lijevo i desno dobijamo:

2Fe(OH) 3 + 6H + = 2Fe 3+ + 6H 2 O

dijeleći obje strane jednačine sa 2, dobijamo redukovanu ionsku jednačinu:

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

Pogledajmo sada reakciju ionske izmjene koja rezultira stvaranjem precipitata. Na primjer, interakcija dvije rastvorljive soli:

Sve tri soli - natrijum karbonat, kalcijum hlorid, natrijum hlorid i kalcijum karbonat (da, da, i on) - jaki su elektroliti i sve osim kalcijum karbonata je rastvorljivo u vodi, tj. učestvuju u ovoj reakciji u obliku jona:

2Na + + CO 3 2- + Ca 2+ + 2Cl − = CaCO 3 ↓+ 2Na + + 2Cl −

Reducirajući iste ione s lijeve i desne strane u ovoj jednačini, dobijamo skraćeni ionski:

CO 3 2- + Ca 2+ \u003d CaCO 3 ↓

Posljednja jednadžba prikazuje razlog interakcije otopina natrijum karbonata i kalcijum hlorida. Kalcijum i karbonatni joni se kombinuju u neutralne molekule kalcijum karbonata, koji, kada se međusobno kombinuju, daju male kristale precipitata CaCO 3 jonske strukture.

Važna napomena za polaganje ispita iz hemije

Da bi se reakcija soli1 sa solju2 odvijala, pored osnovnih zahtjeva za nastanak ionskih reakcija (gas, talog ili voda u produktima reakcije), postavlja se još jedan zahtjev za takve reakcije - početne soli moraju biti rastvorljiv. to je npr.

CuS + Fe(NO 3) 2 ≠ FeS + Cu(NO 3) 2

reakcija ne ide, iako bi FeS - potencijalno mogao dati talog, jer. nerastvorljiv. Razlog zašto se reakcija ne odvija je nerastvorljivost jedne od početnih soli (CuS).

A evo, npr.

Na 2 CO 3 + CaCl 2 \u003d CaCO 3 ↓ + 2NaCl

nastavlja, budući da je kalcijev karbonat nerastvorljiv, a originalne soli su rastvorljive.

Isto važi i za interakciju soli sa bazama. Pored osnovnih uslova za nastanak reakcija jonske izmene, da bi so reagovala sa bazom, neophodna je rastvorljivost i jedne i druge. Na ovaj način:

Cu(OH) 2 + Na 2 S - ne teče

jer Cu(OH) 2 je nerastvorljiv, iako bi potencijalni produkt CuS bio talog.

Ali reakcija između NaOH i Cu (NO 3) 2 se nastavlja, tako da su oba početna materijala rastvorljiva i talože Cu (OH) 2:

2NaOH + Cu(NO 3) 2 = Cu(OH) 2 ↓+ 2NaNO 3

Pažnja! Ni u kom slučaju ne proširujte zahtjev za topljivost polaznih supstanci izvan reakcija sol1 + sol2 i sol + baza.

Na primjer, kod kiselina ovaj zahtjev nije potreban. Konkretno, sve rastvorljive kiseline savršeno reaguju sa svim karbonatima, uključujući i one nerastvorljive.

Drugim riječima:

1) Sol1 + sol2 - reakcija se odvija ako su početne soli topljive, a u produktima postoji talog

2) Sol + metalni hidroksid - reakcija se odvija ako su polazne supstance rastvorljive i u produktima postoji talog ili amonijum hidroksid.

Razmotrimo treći uslov za nastanak reakcija ionske izmjene - stvaranje plina. Strogo govoreći, samo kao rezultat ionske izmjene, stvaranje plina je moguće samo u rijetkim slučajevima, na primjer, u formiranju plinovitog sumporovodika:

K2S + 2HBr = 2KBr + H2S

U većini drugih slučajeva, plin nastaje kao rezultat razgradnje jednog od proizvoda reakcije ionske izmjene. Na primjer, u okviru ispita morate sigurno znati da se stvaranjem plina, zbog nestabilnosti, razlažu proizvodi kao što su H 2 CO 3, NH 4 OH i H 2 SO 3:

H 2 CO 3 \u003d H 2 O + CO 2

NH 4 OH \u003d H 2 O + NH 3

H 2 SO 3 \u003d H 2 O + SO 2

Drugim riječima, ako se ugljična kiselina, amonijev hidroksid ili sumporna kiselina formiraju kao rezultat ionske izmjene, reakcija ionske izmjene se odvija zbog stvaranja plinovitog proizvoda:

Zapišimo ionske jednadžbe za sve gore navedene reakcije koje dovode do stvaranja plinova. 1) Za reakciju:

K2S + 2HBr = 2KBr + H2S

U jonskom obliku će se evidentirati kalijum sulfid i kalijum bromid, jer. su rastvorljive soli, kao i bromovodonična kiselina, tk. odnosi se na jake kiseline. Vodonik sulfid, koji je slabo rastvorljiv i slabo disociran na ione, biće zapisan u molekularnom obliku:

2K + + S 2- + 2H + + 2Br - \u003d 2K + + 2Br - + H 2 S

Smanjenjem istih iona dobijamo:

S 2- + 2H + = H 2 S

2) Za jednačinu:

Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2

U jonskom obliku, Na 2 CO 3, Na 2 SO 4 će biti zapisani kao visoko rastvorljive soli, a H 2 SO 4 kao jaka kiselina. Voda je supstanca koja se slabo disocira, a CO 2 uopće nije elektrolit, pa će njihove formule biti zapisane u molekularnom obliku:

2Na + + CO 3 2- + 2H + + SO 4 2- \u003d 2Na + + SO 4 2 + H 2 O + CO 2

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

3) za jednačinu:

NH 4 NO 3 + KOH \u003d KNO 3 + H 2 O + NH 3

Molekuli vode i amonijaka biće evidentirani kao celina, a NH 4 NO 3 , KNO 3 i KOH će biti zabeleženi u ionskom obliku, jer svi nitrati su visoko rastvorljive soli, a KOH je hidroksid alkalnog metala, tj. jaka baza:

NH 4 + + NO 3 - + K + + OH - = K + + NO 3 - + H 2 O + NH 3

NH 4 + + OH - \u003d H 2 O + NH 3

Za jednačinu:

Na 2 SO 3 + 2HCl \u003d 2NaCl + H 2 O + SO 2

Puna i skraćena jednačina će izgledati ovako:

2Na + + SO 3 2- + 2H + + 2Cl - = 2Na + + 2Cl - + H 2 O + SO 2

oksidi uklj. H 2 O, precipitati (tabela rastvorljivosti), slabo disocijaciona jedinjenja: H 2 S; HNO 2, H 2 SO 3 → SO 2 + H 2 O, H 2 CO 3 → CO 2 + H 2 O, NH 4 OH → NH 3 + H 2 O; CH3COOH; HMnO 4 H 2 SiO 3 , H 3 PO 4

Sljedeće imaju konstantno oksidacijsko stanje:

Grupa I glavna podgrupa +1, grupa II glavna podgrupa +2, H +, O -2, OH -, Al 3+, Zn 2+.

Redox reakcije(ORD) su reakcije u kojima elementi mijenjaju svoje oksidacijsko stanje (CO) prijenosom elektrona.

Algoritam za rješavanje redoks reakcija

Zapisujemo oksidacijsko stanje (CO) svakog elementa u reakciji.

Pronađite elemente koji mijenjaju svoje oksidacijsko stanje.

Odabiremo ione ili molekule koji sadrže elemente sa promijenjenim stupnjem oksidacije.

Potpisujemo oksidacijsko sredstvo, redukcijsko sredstvo.

Kiselo okruženje: dodati nH 2 O, gde je nedostatak O → 2nH +

Alkalna sredina: dodati nH 2 O, gdje je višak O → 2nOH -

Svaku polureakciju izjednačimo (lijeva strana polureakcije = desna), zapišemo broj datih i primljenih elektrona.

Izjednačavamo broj primljenih i datih elektrona, postavljamo koeficijente ispred polureakcije.

Potpisujemo proces oksidacije i proces oporavka.

Ukupnu ionsku jednačinu pišemo uzimajući u obzir koeficijente.

Prenosimo koeficijente iz ionske u molekularnu jednadžbinu, dajemo slične (lijeva strana reakcije = desna)

korozija: oksidacija (destrukcija) metala pod dejstvom okoline Anoda je lijevo u nizu metalnih napona. Katoda je desno. Anodni premaz (lijevo u nizu napona; bolje, jer je gornji sloj uništen). Katodni premaz (desno u naponskoj seriji).
vlažna sredina, alkalna sredina	/A/: Me 0 – nē→Me n + proces oksidacije /K/: 1/2O 2 +H 2 O+2ē→2OH - proces oksidacije
kisela sredina	/K/: 2H + +2ē→H 2 - proces oksidacije
Na primjeru Fe–Cu korozije A (Fe): Fe 0 -2e → Fe 2+ K (Cu): 1 / 2O 2 + H 2 O + 2e → 2OH - - vlažna sredina, alkalna sredina K(Cu): 2H + +2e→H 2 - kiselo Proizvodi: u alkalnom okruženju 4Fe (OH) 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4 Fe (OH) 3, Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + H 2 O. (rđa) Proizvodi u kiseloj sredini: FeSO 4

http://ru.wikipedia.org/wiki/%DD%EB%E5%EA%F2%F0%EE%EB%E8%E7

Prema Faradejevom zakonu: m = EIt / 96 500, Q = It, C (potrošena električna energija)

gdje je m masa tvari oksidirane ili reducirane na elektrodi; E je ekvivalentna masa supstance; I - jačina struje, A; t je trajanje elektrolize, s. Ve H 2 = 11,2 l, Ve O 2 = 5,6 l

Za pamćenje katodnih i anodnih procesa u elektrohemiji postoji sljedeće mnemoničko pravilo:

Anjoni se oksidiraju na anodi.

Na katodi se smanjuju kationi.

U prvom redu sve riječi počinju samoglasnikom, u drugom - suglasnikom.

Ili lakše:

CAThode - CATions (joni na katodi)

ANod - ANjoni (joni na anodi)

Tema: Hemijska veza. Elektrolitička disocijacija

Lekcija: Pisanje jednačina za reakcije jonske izmjene

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

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

(Gvožđe (III) hidroksid je nerastvorljiva baza, stoga se ne izlaže. Voda je slabo disocirana supstanca, u rastvoru je praktično nedisocirana na jone.)

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

Precrtajte isti broj anjona nitrata lijevo i desno, napišite skraćenu ionsku jednačinu:

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

Ova reakcija se nastavlja do kraja, jer formira se slabo disocirana supstanca, voda.

Napišimo jednadžbu za reakciju između natrijum karbonata i magnezijum nitrata.

Na 2 CO 3 + Mg (NO 3) 2 \u003d 2NaNO 3 + MgCO 3 ↓

Ovu jednačinu zapisujemo u ionskom obliku:

(Magnezijum karbonat je nerastvorljiv u vodi i stoga se ne raspada na jone.)

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

Lijevo i desno precrtavamo isti broj nitrat aniona i natrijevih kationa, pišemo skraćenu ionsku jednačinu:

CO 3 2- + Mg 2+ \u003d MgCO 3 ↓

Ova reakcija se nastavlja do kraja, jer formira se talog - magnezijum karbonat.

Napišimo jednačinu za reakciju između natrijevog karbonata i dušične kiseline.

Na 2 CO 3 + 2HNO 3 \u003d 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 se nastavlja do kraja, jer kao rezultat, oslobađa se plin i stvara se voda.

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

Skraćena jonska jednačina pokazuje suštinu reakcije jonske izmjene. U ovom slučaju možemo reći da je za dobivanje kalcijevog karbonata potrebno da prva tvar sadrži kalcijeve katione, a druga karbonatne anione. Sastavimo molekularne jednadžbe reakcija koje zadovoljavaju ovaj uvjet:

CaCl 2 + K 2 CO 3 \u003d CaCO 3 ↓ + 2KCl

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

1. Orzhekovsky P.A. Hemija: 9. razred: udžbenik. za generala inst. / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. - M.: AST: Astrel, 2007. (§17)

2. Orzhekovsky P.A. Hemija: 9. razred: udžbenik za opšte obrazovanje. inst. / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013. (§ 9)

3. Rudžitis G.E. Hemija: neorgan. hemija. Orgulje. hemija: udžbenik. za 9 ćelija. / G.E. Rudžitis, F.G. Feldman. - M.: Obrazovanje, JSC "Moskovski udžbenici", 2009.

4. Khomchenko I.D. Zbirka zadataka i vježbi iz hemije za srednju školu. - M.: RIA "Novi talas": Izdavač Umerenkov, 2008.

5. Enciklopedija za djecu. Tom 17. Hemija / Pogl. ed. V.A. Volodin, vodeći. naučnim ed. I. Leenson. - M.: Avanta +, 2003.

Dodatni web resursi

1. Jedinstvena zbirka digitalnih obrazovnih resursa (video iskustva na temu): ().

2. Elektronska verzija časopisa "Hemija i život": ().

Zadaća

1. Označite u tabeli sa znakom plus parove supstanci između kojih su moguće reakcije jonske izmjene, do kraja. Napišite jednadžbe reakcije u molekularnom, punom i reduciranom ionskom obliku.

Reaktivne supstance	K2 CO3		AgNO3	FeCl3	HNO3
CuCl2

2. sa. 67 br. 10,13 iz P.A. Orzhekovsky "Hemija: 9. razred" / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. - M.: Astrel, 2013.

Nerijetko se školarci i studenti moraju sastavljati tzv. jednačine ionske reakcije. Ovoj temi je posebno posvećen problem 31, predložen na Jedinstvenom državnom ispitu iz hemije. U ovom članku ćemo detaljno raspravljati o algoritmu za pisanje kratkih i potpunih ionskih jednačina, analizirat ćemo mnoge primjere različitih nivoa složenosti.

Zašto su potrebne jonske jednačine

Da vas podsjetim da kada se mnoge tvari otapaju u vodi (i ne samo u vodi!) dolazi do procesa disocijacije - tvari se raspadaju na jone. Na primjer, molekule HCl u vodenom mediju disociraju na vodikove katjone (H + , tačnije H 3 O +) i anjone hlora (Cl -). Natrijum bromid (NaBr) je u vodenom rastvoru ne u obliku molekula, već u obliku hidratizovanih Na + i Br - jona (usput, joni su prisutni i u čvrstom natrijum bromidu).

Prilikom pisanja "običnih" (molekularnih) jednadžbi ne uzimamo u obzir da u reakciju ne ulaze molekuli, već joni. Evo, na primjer, jednadžbe za reakciju između klorovodične kiseline i natrijevog hidroksida:

HCl + NaOH = NaCl + H 2 O. (1)

Naravno, ovaj dijagram ne opisuje sasvim ispravno proces. Kao što smo već rekli, u vodenom rastvoru praktično nema molekula HCl, ali postoje H + i Cl - joni. Isto važi i za NaOH. Bilo bi bolje da napišete sledeće:

H + + Cl - + Na + + OH - = Na + + Cl - + H 2 O. (2)

To je ono što je kompletna jonska jednacina. Umjesto "virtuelnih" molekula, vidimo čestice koje su stvarno prisutne u otopini (kationi i anjoni). Nećemo se zadržavati na pitanju zašto smo H 2 O napisali u molekularnom obliku. Ovo će biti objašnjeno malo kasnije. Kao što vidite, nema ništa komplikovano: molekule smo zamenili jonima, koji nastaju prilikom njihove disocijacije.

Međutim, čak ni kompletna ionska jednadžba nije savršena. Zaista, pogledajte pažljivije: i u lijevom iu desnom dijelu jednačine (2) nalaze se identične čestice - Na + kationi i Cl - anioni. Ovi joni se ne mijenjaju tokom reakcije. Zašto su onda uopšte potrebni? Uklonimo ih i nabavimo kratka jonska jednačina:

H + + OH - = H 2 O. (3)

Kao što vidite, sve se svodi na interakciju H + i OH - jona sa stvaranjem vode (reakcija neutralizacije).

Zapisane su sve potpune i kratke jonske jednačine. Ako bismo na ispitu iz hemije riješili zadatak 31, za njega bismo dobili maksimalnu ocjenu - 2 boda.

Dakle, još jednom o terminologiji:

• HCl + NaOH = NaCl + H 2 O - molekularna jednačina ("uobičajena" jednačina, koja shematski odražava suštinu reakcije);
• H + + Cl - + Na + + OH - = Na + + Cl - + H 2 O - kompletna jonska jednačina (vidljive su prave čestice u rastvoru);
• H + + OH - = H 2 O - kratka jonska jednačina (uklonili smo svo "đubre" - čestice koje ne učestvuju u procesu).

Algoritam za pisanje jonskih jednačina

1. Sastavljamo molekularnu jednadžbu reakcije.
2. Sve čestice koje se u rastvoru disociraju do značajnog stepena zapisane su kao joni; tvari koje nisu sklone disocijaciji, ostavljamo "u obliku molekula".
3. Iz dva dijela jednačine uklanjamo tzv. joni posmatrači, odnosno čestice koje ne učestvuju u procesu.
4. Provjeravamo koeficijente i dobijamo konačan odgovor - kratku jonsku jednačinu.

Primjer 1. Napišite potpunu i kratku ionsku jednačinu koja opisuje interakciju vodenih otopina barij hlorida i natrijum sulfata.

Rješenje. Postupit ćemo u skladu sa predloženim algoritmom. Postavimo prvo molekularnu jednačinu. Barijum hlorid i natrijum sulfat su dve soli. Pogledajmo odjeljak priručnika "Svojstva neorganskih jedinjenja". Vidimo da soli mogu međusobno komunicirati ako se tokom reakcije formira talog. hajde da proverimo:

Vježba 2. Dopuni jednadžbe za sljedeće reakcije:

1. KOH + H 2 SO 4 \u003d
2. H 3 PO 4 + Na 2 O \u003d
3. Ba(OH) 2 + CO 2 =
4. NaOH + CuBr 2 =
5. K 2 S + Hg (NO 3) 2 \u003d
6. Zn + FeCl 2 =

Vježba 3. Napišite molekularne jednačine za reakcije (u vodenom rastvoru) između: a) natrijum karbonata i azotne kiseline, b) nikal (II) hlorida i natrijum hidroksida, c) fosforne kiseline i kalcijum hidroksida, d) srebrovog nitrata i kalijum hlorida, e ) fosfor oksid (V) i kalijum hidroksid.

Iskreno se nadam da niste imali problema sa izvršavanjem ova tri zadatka. Ako to nije tako, potrebno je vratiti se na temu "Hemijska svojstva glavnih klasa neorganskih jedinjenja".

Kako pretvoriti molekularnu jednačinu u potpunu ionsku jednačinu

Najzanimljivije počinje. Moramo razumjeti koje tvari treba napisati kao jone, a koje ostaviti u "molekularnom obliku". Morate zapamtiti sljedeće.

U obliku jona napišite:

• rastvorljive soli (naglašavam da su samo soli visoko rastvorljive u vodi);
• alkalije (da vas podsetim da se baze rastvorljive u vodi nazivaju alkalije, ali ne i NH 4 OH);
• jake kiseline (H 2 SO 4 , HNO 3 , HCl, HBr, HI, HClO 4 , HClO 3 , H 2 SeO 4 , ...).

Kao što vidite, ovaj spisak je lako zapamtiti: uključuje jake kiseline i baze i sve rastvorljive soli. Inače, posebno budnim mladim hemičarima koji mogu biti ogorčeni činjenicom da jaki elektroliti (nerastvorljive soli) nisu uključeni u ovu listu, mogu reći sljedeće: NEUključivanje nerastvorljivih soli na ovu listu uopće ne odbacuje činjenica da su jaki elektroliti.

Sve ostale supstance moraju biti prisutne u ionskim jednadžbama u obliku molekula. Za one zahtjevne čitaoce koji se ne zadovoljavaju nejasnim pojmom "sve druge supstance", a koji po uzoru na junaka poznatog filma zahtijevaju "objavljivanje cijele liste", dajem sljedeće podatke.

U obliku molekula napišite:

• sve nerastvorljive soli;
• sve slabe baze (uključujući nerastvorljive hidrokside, NH 4 OH i slične supstance);
• sve slabe kiseline (H 2 CO 3 , HNO 2 , H 2 S, H 2 SiO 3 , HCN, HClO, skoro sve organske kiseline...);
• općenito, svi slabi elektroliti (uključujući vodu!!!);
• oksidi (sve vrste);
• sva gasovita jedinjenja (posebno H 2 , CO 2 , SO 2 , H 2 S, CO);
• jednostavne tvari (metali i nemetali);
• skoro sva organska jedinjenja (sa izuzetkom soli organskih kiselina rastvorljivih u vodi).

Fuj, mislim da nisam ništa zaboravio! Iako je, po mom mišljenju, lakše zapamtiti listu br. 1. Od suštinski važnih na listi br. 2, još jednom ću napomenuti vodu.

Hajde da treniramo!

Primjer 2. Napravite potpunu ionsku jednačinu koja opisuje interakciju bakar (II) hidroksida i hlorovodonične kiseline.

Rješenje. Počnimo, naravno, s molekularnom jednadžbom. Bakar (II) hidroksid je nerastvorljiva baza. Sve nerastvorljive baze reaguju sa jakim kiselinama i formiraju so i vodu:

Cu(OH) 2 + 2HCl = CuCl 2 + 2H 2 O.

A sada saznajemo koje tvari treba napisati u obliku iona, a koje - u obliku molekula. Gore navedene liste će nam pomoći. Bakar (II) hidroksid je nerastvorljiva baza (vidi tabelu rastvorljivosti), slab elektrolit. Nerastvorljive baze su zapisane u molekularnom obliku. HCl je jaka kiselina, u rastvoru se skoro potpuno disocira na jone. CuCl 2 je rastvorljiva so. Pišemo u jonskom obliku. Voda - samo u obliku molekula! Dobijamo punu ionsku jednačinu:

Cu (OH) 2 + 2H + + 2Cl - \u003d Cu 2+ + 2Cl - + 2H 2 O.

Primjer 3. Napišite potpunu ionsku jednadžbu za reakciju ugljičnog dioksida s vodenim rastvorom NaOH.

Rješenje. Ugljični dioksid je tipičan kiseli oksid, NaOH je alkalija. Kada kiseli oksidi interaguju sa vodenim rastvorima alkalija, nastaju so i voda. Sastavljamo jednadžbu molekularne reakcije (usput, ne zaboravite na koeficijente):

CO 2 + 2NaOH \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O.

CO 2 - oksid, gasovito jedinjenje; zadržati molekularni oblik. NaOH - jaka baza (alkalna); napisano u obliku jona. Na 2 CO 3 - rastvorljiva so; pisati u obliku jona. Voda je slab elektrolit, praktički se ne disocira; ostavite u molekularnom obliku. Dobijamo sljedeće:

CO 2 + 2Na + + 2OH - \u003d Na 2+ + CO 3 2- + H 2 O.

Primjer 4. Natrijum sulfid u vodenom rastvoru reaguje sa cink hloridom da bi se formirao talog. Napišite kompletnu ionsku jednačinu za ovu reakciju.

Rješenje. Natrijum sulfid i cink hlorid su soli. Kada ove soli interaguju, cink sulfid precipitira:

Na 2 S + ZnCl 2 \u003d ZnS ↓ + 2NaCl.

Odmah ću zapisati punu ionsku jednačinu, a vi ćete je sami analizirati:

2Na + + S 2- + Zn 2+ + 2Cl - = ZnS↓ + 2Na + + 2Cl - .

Nudim vam nekoliko zadataka za samostalan rad i mali test.

Vježba 4. Napišite molekularne i pune ionske jednadžbe za sljedeće reakcije:

1. NaOH + HNO3 =
2. H 2 SO 4 + MgO =
3. Ca(NO 3) 2 + Na 3 PO 4 =
4. CoBr 2 + Ca(OH) 2 =

Vježba 5. Napišite potpune ionske jednadžbe koje opisuju interakciju: a) dušikovog oksida (V) sa vodenim rastvorom barijum hidroksida, b) rastvora cezijum hidroksida sa jodovodoničnom kiselinom, c) vodenih rastvora bakar sulfata i kalijum sulfida, d) kalcijum hidroksida i vodeni rastvor gvožđenog nitrata (III).