شکل یونی کامل و احیا شده مولکولی. محلول های الکترولیت

وقتی در آب حل می شود، همه مواد توانایی هدایت جریان الکتریکی را ندارند. آن ترکیبات، آب راه حل هاکه قادر به هدایت جریان الکتریکی هستند نامیده می شوند الکترولیت ها. الکترولیت ها به دلیل رسانایی یونی که بسیاری از ترکیبات با ساختار یونی (نمک ها، اسیدها، بازها) دارند، جریان را هدایت می کنند. موادی وجود دارند که پیوندهای بسیار قطبی دارند، اما در محلول تحت یونیزاسیون ناقص قرار می گیرند (به عنوان مثال، کلرید جیوه II) - اینها الکترولیت های ضعیف هستند. بسیاری از ترکیبات آلی (کربوهیدرات ها، الکل ها) حل شده در آب به یون تجزیه نمی شوند، اما ساختار مولکولی خود را حفظ می کنند. چنین موادی جریان الکتریکی را هدایت نمی کنند و نامیده می شوند غیر الکترولیت ها.

در اینجا اصولی وجود دارد که می توان برای تعیین اینکه آیا یک ترکیب خاص یک الکترولیت قوی یا ضعیف است استفاده کرد:

1. اسیدها . رایج ترین اسیدهای قوی عبارتند از HCl، HBr، HI، HNO 3، H 2 SO 4، HClO 4. تقریباً تمام اسیدهای دیگر الکترولیت ضعیفی هستند.
2. زمینه ها. رایج ترین پایه های قوی هیدروکسیدهای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی (به استثنای Be) هستند. الکترولیت ضعیف - NH 3.
3. نمک. اکثر نمک های رایج، ترکیبات یونی، الکترولیت های قوی هستند. استثناها عمدتاً نمکهای فلزات سنگین هستند.

نظریه تفکیک الکترولیتی

الکترولیت ها، اعم از قوی و ضعیف و حتی بسیار رقیق شده، اطاعت نمی کنند قانون رائولو . با داشتن قابلیت هدایت الکتریکی، فشار بخار حلال و نقطه ذوب محلول های الکترولیت کمتر و نقطه جوش در مقایسه با مقادیر مشابه یک حلال خالص بالاتر خواهد بود. در سال 1887، S. Arrhenius با مطالعه این انحرافات، به ایجاد نظریه تفکیک الکترولیتی رسید.

تفکیک الکترولیتینشان می دهد که مولکول های الکترولیت در محلول به یون های دارای بار مثبت و منفی تجزیه می شوند که به ترتیب کاتیون و آنیون نامیده می شوند.

این نظریه فرضیه های زیر را مطرح می کند:

1. در محلول ها، الکترولیت ها به یون ها تجزیه می شوند، به عنوان مثال. جدا کردن هر چه محلول الکترولیت رقیق تر باشد، درجه تفکیک آن بیشتر می شود.
2. تفکیک یک پدیده برگشت پذیر و تعادلی است.
3. مولکول های حلال به طور بی نهایت ضعیف برهمکنش می کنند (یعنی محلول ها نزدیک به ایده آل هستند).

الکترولیت های مختلف درجات تفکیک متفاوتی دارند که نه تنها به ماهیت خود الکترولیت بلکه به ماهیت حلال و همچنین غلظت الکترولیت و دما بستگی دارد.

درجه تفکیک α ، نشان می دهد که چند مولکول nدر مقایسه با تعداد کل مولکول های محلول به یون تجزیه می شود ن:

α = n/ن

در صورت عدم وجود تفکیک α = 0، با تفکیک کامل الکترولیت α = 1.

از نقطه نظر درجه تفکیک، بر اساس قدرت، الکترولیت ها به قوی (α > 0.7)، استحکام متوسط ​​(0.3 > α > 0.7)، ضعیف (α) تقسیم می شوند.< 0,3).

به طور دقیق تر، فرآیند تفکیک الکترولیت با مشخصه مشخص می شود ثابت تفکیکمستقل از غلظت محلول. اگر فرآیند تفکیک الکترولیت را به صورت کلی تصور کنیم:

A a B b ↔ aA — + bB +

K = a b /

برای الکترولیت های ضعیفغلظت هر یون برابر با حاصلضرب α در غلظت کل الکترولیت C است، بنابراین بیان ثابت تفکیک را می توان تبدیل کرد:

K = α2 C/(1-α)

برای محلول های رقیق(1-α) =1، سپس

K = α2C

از اینجا پیدا کردنش سخت نیست درجه تفکیک

معادلات یونی - مولکولی

مثالی از خنثی سازی یک اسید قوی با یک باز قوی را در نظر بگیرید، به عنوان مثال:

HCl + NaOH = NaCl + HOH

فرآیند به صورت ارائه شده است معادله مولکولی. مشخص است که هم مواد اولیه و هم محصولات واکنش در محلول کاملاً یونیزه می شوند. بنابراین، اجازه دهید روند را در فرم نمایش دهیم معادله یونی کامل:

H + + Cl - + Na + + OH - = Na + + Cl - + HOH

پس از "کاهش" یون های یکسان در سمت چپ و راست معادله، به دست می آوریم معادله یونی مختصر:

H + + OH - = HOH

می بینیم که فرآیند خنثی سازی به ترکیب H + و OH - و تشکیل آب ختم می شود.

هنگام تنظیم معادلات یونی، باید به خاطر داشت که فقط الکترولیت های قوی به شکل یونی نوشته می شوند. الکترولیت ها، جامدات و گازهای ضعیف به شکل مولکولی نوشته می شوند.

فرآیند رسوب به برهمکنش Ag + و I - و تشکیل AgI نامحلول در آب کاهش می یابد.

برای اینکه بفهمیم آیا ماده مورد نظر ما قادر به حل شدن در آب است یا خیر، باید از جدول نامحلولیت استفاده کنیم.

بیایید نوع سوم واکنش را در نظر بگیریم که منجر به تشکیل یک ترکیب فرار می شود. اینها واکنش هایی هستند که شامل کربنات ها، سولفیت ها یا سولفیدها با اسیدها هستند. به عنوان مثال،

به عنوان مثال، هنگام مخلوط کردن برخی از محلول های ترکیبات یونی، ممکن است برهمکنش بین آنها رخ ندهد

بنابراین، به طور خلاصه، ما به این نکته توجه می کنیم تبدیلات شیمیاییزمانی مشاهده می شود که یکی از شرایط زیر برآورده شود:

• تشکیل غیر الکترولیت. آب می تواند به عنوان یک غیر الکترولیت عمل کند.
• تشکیل رسوب.
• انتشار گاز.
• تشکیل یک الکترولیت ضعیفبه عنوان مثال اسید استیک.
• انتقال یک یا چند الکتروناین در واکنش های ردوکس تحقق می یابد.
• تشکیل یا پارگی یک یا چند.

دسته بندی ها،

معادله مولکولی کامل را متعادل کنید.قبل از نوشتن معادله یونی، معادله مولکولی اصلی باید متعادل باشد. برای این کار باید ضرایب مناسب را در مقابل ترکیبات قرار داد، به طوری که تعداد اتم های هر عنصر در سمت چپ برابر با تعداد آنها در سمت راست معادله باشد.

• تعداد اتم های هر عنصر را در دو طرف معادله بنویسید.
• ضرایبی را در مقابل عناصر (به جز اکسیژن و هیدروژن) اضافه کنید تا تعداد اتم های هر عنصر در سمت چپ و راست معادله یکسان باشد.
• اتم های هیدروژن را متعادل کنید.
• اتم های اکسیژن را متعادل کنید.
• تعداد اتم های هر عنصر را در دو طرف معادله بشمارید و مطمئن شوید که یکسان است.
• به عنوان مثال، پس از متعادل کردن معادله Cr + NiCl 2 --> CrCl 3 + Ni، 2Cr + 3NiCl 2 --> 2CrCl 3 + 3Ni به دست می آید.

تعیین کنید هر ماده ای که در واکنش شرکت می کند در چه حالتی است.این را اغلب می توان با توجه به شرایط مشکل قضاوت کرد. قوانین خاصی وجود دارد که به تعیین وضعیت یک عنصر یا اتصال کمک می کند.

تعیین کنید که کدام ترکیبات در محلول تجزیه می شوند (به کاتیون ها و آنیون ها جدا می شوند).پس از تفکیک، یک ترکیب به اجزای مثبت (کاتیون) و منفی (آنیون) تجزیه می شود. سپس این اجزا وارد معادله یونی واکنش شیمیایی می شوند.

بار هر یون تفکیک شده را محاسبه کنید.به یاد داشته باشید که فلزات کاتیون های با بار مثبت تشکیل می دهند و اتم های غیرفلز به آنیون های منفی تبدیل می شوند. بار عناصر را با استفاده از جدول تناوبی تعیین کنید. همچنین لازم است همه بارها در ترکیبات خنثی متعادل شوند.

معادله را بازنویسی کنید تا تمام ترکیبات محلول به یون های مجزا جدا شوند.هر چیزی که تجزیه یا یونیزه شود (مانند اسیدهای قوی) به دو یون جداگانه تقسیم می شود. در این صورت، ماده در حالت محلول باقی می ماند ( rr). بررسی کنید که معادله متعادل باشد.

• جامدات، مایعات، گازها، اسیدهای ضعیف و ترکیبات یونی با حلالیت کم تغییر حالت نمی دهند و به یون جدا نمی شوند. آنها را به حال خود رها کنید.
• ترکیبات مولکولی به سادگی در محلول پراکنده می شوند و حالت آنها به محلول تغییر می کند. rr). سه ترکیب مولکولی وجود دارد که نهبه حالت خواهد رفت ( rr)، این CH 4 ( جی) , C 3 H 8 ( جی) و C8H18( و) .
• برای واکنش مورد بررسی، معادله یونی کامل به شکل زیر نوشته می شود: 2Cr ( تلویزیون) + 3Ni 2+ ( rr) + 6Cl - ( rr) --> 2Cr 3+ ( rr) + 6Cl - ( rr) + 3Ni ( تلویزیون) . اگر کلر بخشی از ترکیب نباشد، به اتم های جداگانه تجزیه می شود، بنابراین تعداد یون های کلر را در 6 در دو طرف معادله ضرب کردیم.

همان یون ها را در سمت چپ و راست معادله ترکیب کنید.شما فقط می توانید آن یون هایی را خط بزنید که در هر دو طرف معادله کاملاً یکسان هستند (هزینه ها، زیرمجموعه ها و غیره یکسان دارند). معادله را بدون این یون ها بازنویسی کنید.

• در مثال ما، هر دو طرف معادله حاوی 6 یون کلر هستند که می توان آنها را خط زد. بنابراین، یک معادله یونی کوتاه بدست می آوریم: 2Cr ( تلویزیون) + 3Ni 2+ ( rr) --> 2Cr 3+ ( rr) + 3Ni ( تلویزیون) .
• نتیجه را بررسی کنید. مجموع بارهای سمت چپ و راست معادله یونی باید برابر باشد.

هنگامی که هر اسید قوی توسط هر باز قوی خنثی می شود، به ازای هر مول آب تشکیل شده، تقریباً گرما آزاد می شود:

این نشان می دهد که چنین واکنش هایی به یک فرآیند کاهش می یابد. اگر یکی از واکنش های داده شده را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم، برای مثال، معادله ای برای این فرآیند به دست خواهیم آورد. بیایید معادله آن را بازنویسی کنیم، الکترولیت های قوی را به شکل یونی بنویسیم، زیرا آنها به صورت محلول به شکل یون هستند، و الکترولیت های ضعیف به شکل مولکولی، زیرا آنها در محلول عمدتا به شکل مولکول هستند (آب یک الکترولیت بسیار ضعیف است، نگاه کنید به § 90):

با در نظر گرفتن معادله به دست آمده، می بینیم که یون ها در طول واکنش دچار تغییراتی نشدند. بنابراین، دوباره معادله را بازنویسی می کنیم و این یون ها را از دو طرف معادله حذف می کنیم. دریافت می کنیم:

بنابراین، واکنش های خنثی سازی هر اسید قوی با هر باز قوی به همان فرآیند منجر می شود - تشکیل مولکول های آب از یون های هیدروژن و یون های هیدروکسید. واضح است که اثرات حرارتی این واکنش ها نیز باید یکسان باشد.

به بیان دقیق، واکنش تشکیل آب از یون ها برگشت پذیر است که می توان آن را با معادله بیان کرد.

با این حال، همانطور که در زیر خواهیم دید، آب یک الکترولیت بسیار ضعیف است و فقط به میزان ناچیزی تجزیه می شود. به عبارت دیگر، تعادل بین مولکول های آب و یون ها به شدت به سمت تشکیل مولکول ها تغییر می کند. بنابراین، در عمل، واکنش خنثی سازی یک اسید قوی با یک باز قوی به پایان می رسد.

هنگام مخلوط کردن محلول هر نمک نقره با اسید کلریدریک یا با محلول هر یک از نمک های آن، همیشه یک رسوب سفید پنیری مشخص از کلرید نقره تشکیل می شود:

چنین واکنش هایی نیز به یک فرآیند ختم می شود. برای به دست آوردن معادله یونی- مولکولی آن، برای مثال، معادله واکنش اول را بازنویسی می کنیم و الکترولیت های قوی را مانند مثال قبل به شکل یونی و ماده موجود در رسوب را به صورت مولکولی می نویسیم:

همانطور که مشاهده می شود، یون ها در طی واکنش دچار تغییر نمی شوند. بنابراین، آنها را حذف کرده و دوباره معادله را بازنویسی می کنیم:

این معادله یون مولکولی فرآیند مورد بررسی است.

در اینجا همچنین باید در نظر داشت که رسوب کلرید نقره با یونهای موجود در محلول در تعادل است، به طوری که فرآیند بیان شده توسط آخرین معادله برگشت پذیر است:

با این حال، به دلیل حلالیت کم کلرید نقره، این تعادل به شدت به سمت راست تغییر می کند. بنابراین، می توانیم فرض کنیم که واکنش تشکیل از یون ها تقریباً کامل شده است.

تشکیل یک رسوب همیشه زمانی مشاهده می شود که غلظت و یون قابل توجهی در یک محلول وجود داشته باشد. بنابراین، با کمک یون های نقره، می توان وجود یون ها را در محلول تشخیص داد و برعکس، با کمک یون های کلرید - وجود یون های نقره. یک یون می تواند به عنوان یک واکنش دهنده برای یک یون و یک یون می تواند به عنوان یک واکنش دهنده برای یک یون عمل کند.

در آینده، ما به طور گسترده ای از شکل یونی مولکولی معادلات نوشتن برای واکنش های مربوط به الکترولیت ها استفاده خواهیم کرد.

برای ترسیم معادلات یون مولکولی، باید بدانید کدام نمک ها در آب محلول هستند و کدام ها عملا نامحلول هستند. مشخصات کلی حلالیت مهمترین نمکها در آب در جدول آورده شده است. 15.

جدول 15. حلالیت مهمترین املاح در آب

معادلات یونی - مولکولی به درک ویژگی های واکنش بین الکترولیت ها کمک می کند. اجازه دهید، به عنوان مثال، چندین واکنش را که با مشارکت اسیدها و بازهای ضعیف رخ می‌دهند، در نظر بگیریم.

همانطور که قبلاً ذکر شد ، خنثی سازی هر اسید قوی توسط هر پایه قوی با همان اثر حرارتی همراه است ، زیرا به همان فرآیند منجر می شود - تشکیل مولکول های آب از یون های هیدروژن و یون های هیدروکسید.

با این حال، هنگام خنثی کردن یک اسید قوی با یک باز ضعیف، یا یک اسید ضعیف با یک باز قوی یا ضعیف، اثرات حرارتی متفاوت است. بیایید معادلات یون مولکولی را برای چنین واکنش هایی بنویسیم.

خنثی سازی یک اسید ضعیف (اسید استیک) با یک باز قوی (هیدروکسید سدیم):

در اینجا الکترولیت های قوی هیدروکسید سدیم و نمک حاصله و الکترولیت های ضعیف اسید و آب هستند:

همانطور که مشاهده می شود، تنها یون های سدیم در طی واکنش دچار تغییر نمی شوند. بنابراین، معادله یون مولکولی به شکل زیر است:

خنثی سازی یک اسید قوی (نیتروژن) با یک باز ضعیف (هیدروکسید آمونیوم):

در اینجا باید اسید و نمک حاصل را به صورت یون و هیدروکسید آمونیوم و آب را به صورت مولکول بنویسیم:

یون ها دستخوش تغییر نمی شوند. با حذف آنها معادله یونی - مولکولی را بدست می آوریم:

خنثی سازی یک اسید ضعیف (اسید استیک) با یک باز ضعیف (هیدروکسید آمونیوم):

در این واکنش، تمام مواد به جز مواد تشکیل‌شده، الکترولیت‌های ضعیفی هستند. بنابراین، شکل یون مولکولی معادله به نظر می رسد:

با مقایسه معادلات یون مولکولی به دست آمده با یکدیگر، متوجه می شویم که همه آنها متفاوت هستند. بنابراین واضح است که گرمای واکنش های در نظر گرفته شده نیز متفاوت است.

همانطور که قبلاً اشاره شد، واکنش های خنثی سازی اسیدهای قوی با بازهای قوی، که در طی آن یون های هیدروژن و یون های هیدروکسید با هم ترکیب می شوند و یک مولکول آب را تشکیل می دهند، تقریباً به پایان می رسد. واکنش‌های خنثی‌سازی، که در آن حداقل یکی از مواد اولیه یک الکترولیت ضعیف است و در آن مولکول‌های مواد مرتبط ضعیف نه تنها در سمت راست، بلکه در سمت چپ معادله یون-مولکولی وجود دارند، به پایان نمی‌رسند. .

آنها به حالت تعادلی می رسند که در آن نمک با اسید و باز که از آن تشکیل شده است، همزیستی می کند. بنابراین، نوشتن معادلات چنین واکنش هایی به عنوان واکنش های برگشت پذیر صحیح تر است.

1. فرمول موادی را که واکنش نشان داده اند بنویسید، علامت "برابر" بگذارید و فرمول مواد تشکیل شده را بنویسید. ضرایب تعیین شده است.

2. با استفاده از جدول حلالیت، فرمول مواد (نمک ها، اسیدها، بازها) را که در جدول حلالیت با حرف "P" (بسیار محلول در آب) مشخص شده است را به صورت یونی بنویسید، به استثنای هیدروکسید کلسیم، که اگرچه با حرف "M" مشخص می شود، اما در یک محلول آبی به خوبی به یون ها تجزیه می شود.

3. باید به خاطر داشت که فلزات، اکسیدهای فلزات و غیرفلزات، آب، مواد گازی و ترکیبات نامحلول در آب که در جدول حلالیت با حرف "H" نشان داده شده اند به یون تجزیه نمی شوند. فرمول این مواد به صورت مولکولی نوشته شده است. معادله یونی کامل بدست می آید.

4. یونهای یکسان را قبل و بعد از علامت مساوی در معادله مخفف کنید. معادله یونی مختصر بدست می آید.

5. به یاد داشته باشید!

P - ماده محلول؛

M - ماده کمی محلول؛

TP - جدول حلالیت.

الگوریتم ترکیب واکنش های تبادل یونی (IER)

به صورت مولکولی، کامل و کوتاه یونی

نمونه هایی از ترکیب واکنش های تبادل یونی

1. اگر در نتیجه واکنش، ماده ای با تفکیک کم (ppm) آزاد شود - آب.

در این حالت معادله کامل یونی همان معادله یونی اختصاری است.

2. اگر در اثر واکنش، ماده ای نامحلول در آب آزاد شود.

در این حالت، معادله یونی کامل واکنش با معادله اختصاری منطبق است. این واکنش تا پایان کامل می شود، همانطور که دو واقعیت به طور همزمان نشان می دهد: تشکیل یک ماده نامحلول در آب و آزاد شدن آب.

3. اگر در اثر واکنش ماده ای گازی آزاد شود.

تکالیف کامل با موضوع "واکنش های تبادل یونی"

وظیفه شماره 1.
تعیین کنید که آیا برهمکنش می تواند بین محلول های مواد زیر رخ دهد یا خیر، واکنش ها را به صورت مولکولی، کامل و کوتاه یونی بنویسید:
هیدروکسید پتاسیم و کلرید آمونیوم.

راه حل

ما فرمول های شیمیایی مواد را با نام آنها، با استفاده از ظرفیت ها می نویسیم و RIO را به شکل مولکولی می نویسیم (حلالیت مواد را با استفاده از TR بررسی می کنیم):

KOH + NH4 Cl = KCl + NH4 OH

از آنجایی که NH4 OH یک ماده ناپایدار است و به آب و گاز NH3 تجزیه می شود، معادله RIO شکل نهایی خود را خواهد گرفت.

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

معادله کامل یونی RIO را با استفاده از TR می‌سازیم (فراموش نکنید که بار یون را در گوشه سمت راست بالا بنویسید):

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

ما یک معادله یونی کوتاه برای RIO ایجاد می کنیم و یون های یکسان را قبل و بعد از واکنش خط می زنیم:

اوه - + NH 4 + = NH 3 + H2O

نتیجه می گیریم:
برهمکنش بین محلول‌های مواد زیر ممکن است رخ دهد، زیرا محصولات این RIO گاز (NH3) و یک ماده با تفکیک ضعیف آب (H2O) هستند.

وظیفه شماره 2

نمودار داده شده است:

2 ساعت + + CO 3 2- = اچ2 O+CO2

موادی را انتخاب کنید که اثر متقابل آنها در محلول های آبی با معادلات اختصاری زیر بیان می شود. معادلات مولکولی و کل یونی مربوطه را بنویسید.

با استفاده از TR ما معرف ها را انتخاب می کنیم - مواد محلول در آب حاوی یون های 2H + و CO3 2- .

به عنوان مثال، اسید - H 3 P.O.4 (ص) و نمک -K2 CO3 (ص).

معادله مولکولی RIO را می سازیم:

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

از آنجایی که اسید کربنیک یک ماده ناپایدار است، به دی اکسید کربن CO تجزیه می شود 2 و آب H2 O، معادله به شکل نهایی خواهد بود:

2 ساعت 3 P.O.4 (p) +3 K2 CO3 (p) -> 2K3 P.O.4 (p) + 3CO2 + 3 ساعت2 O

معادله یونی کامل RIO را می سازیم:

6 ساعت + +2PO4 3- +6 هزار+ + 3 CO3 2- -> 6K+ +2PO4 3- + 3 CO2 + 3 ساعت2 O

بیایید یک معادله یونی کوتاه برای RIO ایجاد کنیم:

6 ساعت + +3CO3 2- = 3 CO2 + 3 ساعت2 O

2 ساعت + +CO3 2- = CO2 +H2 O

نتیجه می گیریم:

در نهایت معادله یونی اختصاری مورد نظر را دریافت کردیم، بنابراین کار به درستی انجام شد.

وظیفه شماره 3

واکنش تبادلی بین اکسید سدیم و اسید فسفریک را به صورت مولکولی، کل و یونی کوتاه بنویسید.

1. ما یک معادله مولکولی را هنگام کامپایل کردن فرمول ها می سازیم، ظرفیت ها را در نظر می گیریم (TR را ببینید).

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

جایی که ne یک غیر الکترولیت است، به یون تجزیه نمی شود،
MD یک ماده کم تفکیک است، ما آن را به یون تجزیه نمی کنیم، آب نشانه برگشت ناپذیری واکنش است.

2. معادله یونی کامل را می سازیم:

3Na 2 O+6H+ +2PO4 3- -> 6 Na+ +2PO 4 3- + 3 ساعت2 O

3. یون های یکسان را کاهش می دهیم و یک معادله یونی کوتاه به دست می آوریم:

3Na 2 O+6H+ -> 6 Na+ + 3 ساعت2 O
ضرایب را سه کاهش می دهیم و به دست می آوریم:
Na2 O+2H+ -> 2Na+ +H2 O

این واکنش برگشت ناپذیر است، یعنی. به پایان می رسد، زیرا ماده کم تفکیک آب در محصولات تشکیل می شود.

وظایف برای کار مستقل

وظیفه شماره 1

واکنش بین کربنات سدیم و اسید سولفوریک

معادله ای برای واکنش تبادل یونی کربنات سدیم با اسید سولفوریک به صورت مولکولی، کل و یونی کوتاه بنویسید.

وظیفه شماره 2

ZnF 2 + Ca(OH)2 ->
ک2 S+H3 P.O.4 ->

وظیفه شماره 3

آزمایش بعدی را بررسی کنید

بارش سولفات باریم

معادله ای برای واکنش تبادل یونی کلرید باریم با سولفات منیزیم به صورت مولکولی، کل و کوتاه یونی بنویسید.

وظیفه شماره 4

معادلات واکنش را به صورت مولکولی، کامل و یونی کوتاه کامل کنید:

جیوه (NO 3 ) 2 +نه2 S ->
ک2 بنابراین3 + HCl ->

هنگام تکمیل کار، از جدول حلالیت مواد در آب استفاده کنید. مراقب استثناها باشید!

اغلب، دانش آموزان و دانش آموزان مجبور به نوشتن به اصطلاح. معادلات واکنش یونی به طور خاص، وظیفه 31، پیشنهاد شده در آزمون دولتی واحد در شیمی، به این موضوع اختصاص دارد. در این مقاله به طور مفصل به الگوریتم نوشتن معادلات یونی کوتاه و کامل می پردازیم و نمونه های زیادی از سطوح مختلف پیچیدگی را تحلیل خواهیم کرد.

چرا معادلات یونی مورد نیاز است؟

اجازه دهید به شما یادآوری کنم که وقتی بسیاری از مواد در آب حل می شوند (و نه تنها در آب!)، یک فرآیند تجزیه رخ می دهد - مواد به یون تجزیه می شوند. به عنوان مثال، مولکول های HCl در یک محیط آبی به کاتیون های هیدروژن (H +، به طور دقیق تر، H 3 O +) و آنیون های کلر (Cl -) تجزیه می شوند. برمید سدیم (NaBr) در یک محلول آبی نه به شکل مولکول، بلکه به شکل یون های هیدراته Na + و Br - یافت می شود (به هر حال، برمید سدیم جامد نیز حاوی یون است).

هنگام نوشتن معادلات "معمولی" (مولکولی)، ما در نظر نمی گیریم که این مولکول ها نیستند که واکنش نشان می دهند، بلکه یون ها هستند. برای مثال، معادله واکنش بین اسید کلریدریک و هیدروکسید سدیم به این صورت است:

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

البته این نمودار روند را به طور کامل توصیف نمی کند. همانطور که قبلاً گفتیم ، در یک محلول آبی عملاً هیچ مولکول HCl وجود ندارد ، اما یونهای H + و Cl - وجود دارد. همین امر در مورد NaOH نیز صادق است. نوشتن موارد زیر صحیح تر است:

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

این است معادله یونی کامل. به جای مولکول های "مجازی"، ذراتی را می بینیم که در واقع در محلول وجود دارند (کاتیون ها و آنیون ها). ما روی این سوال که چرا H 2 O را به شکل مولکولی نوشتیم نمی مانیم. در این مورد کمی بعد توضیح داده خواهد شد. همانطور که می بینید، هیچ چیز پیچیده ای وجود ندارد: ما مولکول ها را با یون هایی که در حین تفکیک آنها تشکیل می شوند جایگزین کردیم.

با این حال، حتی معادله یونی کامل نیز کامل نیست. در واقع، نگاه دقیق‌تری بیندازید: هر دو سمت چپ و راست معادله (2) دارای ذرات یکسان هستند - کاتیون‌های Na + و آنیون‌های کلر. این یون ها در طول واکنش تغییر نمی کنند. پس چرا اصلا به آنها نیاز است؟ بیایید آنها را حذف کنیم و دریافت کنیم معادله یونی مختصر:

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

همانطور که می بینید، همه چیز به برهمکنش یون های H + و OH - با تشکیل آب (واکنش خنثی سازی) مربوط می شود.

تمام معادلات یونی کامل و مختصر نوشته شده است. اگر مشکل 31 را در آزمون یکپارچه دولتی در شیمی حل کرده بودیم، حداکثر امتیاز را برای آن دریافت می کردیم - 2 امتیاز.

بنابراین، یک بار دیگر در مورد اصطلاحات:

• HCl + NaOH = NaCl + H 2 O - معادله مولکولی (معادله "معمولی" که به طور شماتیک ماهیت واکنش را منعکس می کند).
• H + + Cl - + Na + + OH - = Na + + Cl - + H 2 O - معادله یونی کامل (ذرات واقعی در محلول قابل مشاهده هستند).
• H + + OH - = H 2 O - یک معادله یونی کوتاه (ما تمام "زباله" - ذراتی که در فرآیند شرکت نمی کنند را حذف کردیم).

الگوریتم نوشتن معادلات یونی

1. بیایید یک معادله مولکولی برای واکنش ایجاد کنیم.
2. تمام ذراتی که در محلول به میزان قابل توجهی تفکیک می شوند به شکل یون نوشته می شوند. موادی که مستعد تجزیه نیستند "به شکل مولکول" باقی می مانند.
3. به اصطلاح را از دو قسمت معادله حذف می کنیم. یون های ناظر، یعنی ذراتی که در فرآیند شرکت نمی کنند.
4. ضرایب را بررسی می کنیم و پاسخ نهایی را می گیریم - یک معادله یونی کوتاه.

مثال 1. معادلات یونی کامل و کوتاهی که برهمکنش محلول های آبی کلرید باریم و سولفات سدیم را توصیف می کند بنویسید.

راه حل. ما مطابق با الگوریتم پیشنهادی عمل خواهیم کرد. بیایید ابتدا یک معادله مولکولی ایجاد کنیم. کلرید باریم و سولفات سدیم دو نمک هستند. بیایید به بخش کتاب مرجع "خواص ترکیبات معدنی" نگاه کنیم. می بینیم که اگر در طی واکنش رسوبی تشکیل شود، نمک ها می توانند با یکدیگر تعامل کنند. بیایید بررسی کنیم:

تمرین 2. معادلات واکنش های زیر را کامل کنید:

1. KOH + H2SO4 =
2. H 3 PO 4 + Na 2 O =
3. Ba(OH) 2 + CO 2 =
4. NaOH + CuBr 2 =
5. K 2 S + Hg (NO 3) 2 =
6. Zn + FeCl 2 =

تمرین 3. معادلات مولکولی واکنش (در محلول آبی) بین: الف) کربنات سدیم و اسید نیتریک، ب) نیکل (II) کلرید و هیدروکسید سدیم، ج) اسید فسفریک و هیدروکسید کلسیم، د) نیترات نقره و کلرید پتاسیم، e. ) اکسید فسفر (V) و هیدروکسید پتاسیم.

من صمیمانه امیدوارم که برای انجام این سه کار مشکلی نداشته باشید. اگر اینطور نیست، باید به مبحث "خواص شیمیایی طبقات اصلی ترکیبات معدنی" برگردید.

چگونه یک معادله مولکولی را به یک معادله یونی کامل تبدیل کنیم؟

سرگرمی شروع می شود. ما باید بفهمیم که چه موادی باید به صورت یون نوشته شوند و چه موادی باید به "شکل مولکولی" رها شوند. شما باید موارد زیر را به خاطر بسپارید.

به شکل یون بنویسید:

• نمک های محلول (تاکید می کنم فقط نمک هایی که در آب بسیار محلول هستند).
• قلیاها (اجازه دهید یادآوری کنم که قلیاها بازهایی هستند که در آب محلول هستند، اما NH 4 OH نیستند).
• اسیدهای قوی (H 2 SO 4، HNO 3، HCl، HBr، HI، HClO 4، HClO 3، H 2 SeO 4، ...).

همانطور که می بینید، به خاطر سپردن این لیست اصلاً سخت نیست: شامل اسیدها و بازهای قوی و همه نمک های محلول است. به هر حال، برای شیمیدانان جوان به ویژه هوشیار که ممکن است از این واقعیت که الکترولیت های قوی (نمک های نامحلول) در این لیست گنجانده نشده اند خشمگین شوند، می توانم موارد زیر را به شما بگویم: عدم درج نمک های نامحلول در این لیست به هیچ وجه رد نمی شود. واقعیت این است که آنها الکترولیت های قوی هستند.

تمام مواد دیگر باید در معادلات یونی به شکل مولکول وجود داشته باشند. برای آن دسته از خوانندگان مطالبه‌ای که از عبارت مبهم «همه مواد دیگر» راضی نیستند و به تبعیت از قهرمان فیلم معروف، خواستار «اعلام فهرست کامل» هستند، اطلاعات زیر را می‌دهم.

به شکل مولکول بنویسید:

• تمام نمک های نامحلول؛
• همه بازهای ضعیف (از جمله هیدروکسیدهای نامحلول، NH 4 OH و مواد مشابه)؛
• تمام اسیدهای ضعیف (H 2 CO 3 ، HNO 2 ، H 2 S ، H 2 SiO 3 ، HCN ، HClO ، تقریباً همه اسیدهای آلی ...)
• به طور کلی، تمام الکترولیت های ضعیف (از جمله آب!!!)؛
• اکسیدها (همه انواع)؛
• تمام ترکیبات گازی (به ویژه، H2، CO2، SO2، H2S، CO).
• مواد ساده (فلزات و غیر فلزات)؛
• تقریبا تمام ترکیبات آلی (به استثنای نمک های محلول در آب اسیدهای آلی).

وای، انگار چیزی را فراموش نکرده ام! اگرچه، به نظر من، به خاطر سپردن لیست شماره 1 آسان تر است. از موارد اساسی در لیست شماره 2، من یک بار دیگر به آب اشاره خواهم کرد.

بیایید تمرین کنیم!

مثال 2. یک معادله یونی کامل که برهمکنش هیدروکسید مس (II) و اسید کلریدریک را توصیف می کند، بنویسید.

راه حل. بیایید به طور طبیعی با معادله مولکولی شروع کنیم. هیدروکسید مس (II) یک باز نامحلول است. همه بازهای نامحلول با اسیدهای قوی واکنش داده و نمک و آب تشکیل می دهند:

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

حال بیایید دریابیم که کدام مواد باید به عنوان یون و کدام به عنوان مولکول نوشته شوند. لیست های بالا به ما کمک خواهند کرد. هیدروکسید مس (II) یک پایه نامحلول است (به جدول حلالیت مراجعه کنید)، یک الکترولیت ضعیف. بازهای نامحلول به شکل مولکولی نوشته می شوند. HCl یک اسید قوی است که در محلول تقریباً به طور کامل به یون تجزیه می شود. CuCl 2 یک نمک محلول است. آن را به صورت یونی می نویسیم. آب - فقط به شکل مولکول! معادله یونی کامل را بدست می آوریم:

Сu(OH) 2 + 2H + + 2Cl - = Cu 2+ + 2Cl - + 2H 2 O.

مثال 3. یک معادله یونی کامل برای واکنش دی اکسید کربن با محلول آبی NaOH بنویسید.

راه حل. دی اکسید کربن یک اکسید اسیدی معمولی است، NaOH یک قلیایی است. هنگامی که اکسیدهای اسیدی با محلول های آبی قلیایی تعامل می کنند، نمک و آب تشکیل می شود. بیایید یک معادله مولکولی برای واکنش ایجاد کنیم (به هر حال، ضرایب را فراموش نکنید):

CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O.

CO 2 - اکسید، ترکیب گازی؛ حفظ شکل مولکولی NaOH - پایه قوی (قلیایی)؛ آن را به صورت یون می نویسیم. Na 2 CO 3 - نمک محلول؛ به شکل یون می نویسیم. آب یک الکترولیت ضعیف است و عملاً تجزیه نمی شود. را به شکل مولکولی رها کنید. موارد زیر را دریافت می کنیم:

CO 2 + 2Na + + 2OH - = Na 2 + + CO 3 2- + H 2 O.

مثال 4. سولفید سدیم در محلول آبی با کلرید روی واکنش داده و رسوب تشکیل می دهد. یک معادله یونی کامل برای این واکنش بنویسید.

راه حل. سولفید سدیم و کلرید روی نمک هستند. هنگامی که این نمک ها برهم کنش می کنند، رسوبی از سولفید روی رسوب می کند:

Na 2 S + ZnCl 2 = ZnS↓ + 2NaCl.

من بلافاصله معادله یونی کامل را می نویسم و ​​شما خودتان آن را تجزیه و تحلیل خواهید کرد:

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

من به شما چندین کار برای کار مستقل و یک تست کوتاه پیشنهاد می کنم.

تمرین 4. برای واکنش های زیر معادلات مولکولی و یونی کامل بنویسید:

1. NaOH + HNO3 =
2. H2SO4 + MgO =
3. Ca(NO 3) 2 + Na 3 PO 4 =
4. CoBr 2 + Ca(OH) 2 =

تمرین 5. معادلات یونی کاملی را بنویسید که برهمکنش: الف) اکسید نیتریک (V) با محلول آبی هیدروکسید باریم، ب) محلول هیدروکسید سزیم با اسید هیدرویدیک، ج) محلول های آبی سولفات مس و سولفید پتاسیم، د) هیدروکسید کلسیم را بنویسید. و محلول آبی نیترات آهن (III).