आणविक पूर्ण और कम आयनिक रूप। इलेक्ट्रोलाइट समाधान

पानी में घुलने पर सभी पदार्थों में विद्युत धारा संचालित करने की क्षमता नहीं होती है। वे यौगिक, जल समाधानजो विद्युत धारा का संचालन करने में सक्षम होते हैं, कहलाते हैं इलेक्ट्रोलाइट्स. इलेक्ट्रोलाइट्स तथाकथित आयनिक चालकता के कारण करंट का संचालन करते हैं, जो आयनिक संरचना (लवण, एसिड, क्षार) वाले कई यौगिकों के पास होता है। ऐसे पदार्थ हैं जिनमें अत्यधिक ध्रुवीय बंधन होते हैं, लेकिन समाधान में वे अपूर्ण आयनीकरण से गुजरते हैं (उदाहरण के लिए, पारा क्लोराइड II) - ये कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स हैं। पानी में घुले कई कार्बनिक यौगिक (कार्बोहाइड्रेट, अल्कोहल) आयनों में विघटित नहीं होते हैं, बल्कि अपनी आणविक संरचना बनाए रखते हैं। ऐसे पदार्थ विद्युत धारा का संचालन नहीं करते हैं और कहलाते हैं गैर इलेक्ट्रोलाइट्स.

यहां कुछ सिद्धांत दिए गए हैं जिनका उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है कि कोई विशेष यौगिक एक मजबूत या कमजोर इलेक्ट्रोलाइट है:

1. एसिड . सबसे आम मजबूत एसिड में एचसीएल, एचबीआर, एचआई, एचएनओ 3, एच 2 एसओ 4, एचसीएलओ 4 शामिल हैं। लगभग सभी अन्य अम्ल कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स हैं।
2. कारण. सबसे आम मजबूत आधार क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं (बीई को छोड़कर) के हाइड्रॉक्साइड हैं। कमजोर इलेक्ट्रोलाइट - NH 3.
3. नमक। अधिकांश सामान्य लवण, आयनिक यौगिक, मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स होते हैं। अपवाद मुख्यतः भारी धातुओं के लवण हैं।

इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण सिद्धांत

इलेक्ट्रोलाइट्स, मजबूत और कमजोर और यहां तक ​​कि बहुत पतले दोनों, आज्ञा का पालन नहीं करते हैं राउल्ट का नियमऔर । विद्युत संचालन करने की क्षमता होने पर, विलायक का वाष्प दबाव और इलेक्ट्रोलाइट समाधान का पिघलने बिंदु कम होगा, और क्वथनांक शुद्ध विलायक के समान मूल्यों की तुलना में अधिक होगा। 1887 में, एस. अरहेनियस, इन विचलनों का अध्ययन करते हुए, इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के सिद्धांत के निर्माण पर आए।

इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करणसुझाव देता है कि समाधान में इलेक्ट्रोलाइट अणु सकारात्मक और नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयनों में टूट जाते हैं, जिन्हें क्रमशः धनायन और आयन कहा जाता है।

सिद्धांत निम्नलिखित अभिधारणाओं को सामने रखता है:

1. समाधानों में, इलेक्ट्रोलाइट्स आयनों में टूट जाते हैं, अर्थात। अलग करना इलेक्ट्रोलाइट घोल जितना अधिक पतला होगा, उसके पृथक्करण की डिग्री उतनी ही अधिक होगी।
2. पृथक्करण एक प्रतिवर्ती एवं संतुलन घटना है।
3. विलायक के अणु असीम रूप से कमजोर रूप से परस्पर क्रिया करते हैं (अर्थात, समाधान आदर्श के करीब होते हैं)।

विभिन्न इलेक्ट्रोलाइट्स में पृथक्करण की अलग-अलग डिग्री होती है, जो न केवल इलेक्ट्रोलाइट की प्रकृति पर निर्भर करती है, बल्कि विलायक की प्रकृति, साथ ही इलेक्ट्रोलाइट की एकाग्रता और तापमान पर भी निर्भर करती है।

पृथक्करण की डिग्री α , दिखाता है कि कितने अणु हैं एनविघटित अणुओं की कुल संख्या की तुलना में, आयनों में विघटित हो जाता है एन:

α = एन/एन

पृथक्करण की अनुपस्थिति में α = 0, इलेक्ट्रोलाइट के पूर्ण पृथक्करण के साथ α = 1.

पृथक्करण की डिग्री के दृष्टिकोण से, ताकत के अनुसार, इलेक्ट्रोलाइट्स को मजबूत (α > 0.7), मध्यम शक्ति (0.3 > α > 0.7), कमजोर (α) में विभाजित किया जाता है।< 0,3).

अधिक सटीक रूप से, इलेक्ट्रोलाइट पृथक्करण की प्रक्रिया की विशेषता है पृथक्करण निरंतर, समाधान की सांद्रता से स्वतंत्र। यदि हम सामान्य रूप में इलेक्ट्रोलाइट पृथक्करण की प्रक्रिया की कल्पना करें:

ए ए बी बी ↔ एए - + बीबी +

के = ए बी /

के लिए कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्सप्रत्येक आयन की सांद्रता इलेक्ट्रोलाइट C की कुल सांद्रता द्वारा α के उत्पाद के बराबर होती है, इसलिए पृथक्करण स्थिरांक की अभिव्यक्ति को रूपांतरित किया जा सकता है:

के = α 2 सी/(1-α)

के लिए पतला समाधान(1-α) =1, फिर

के = α2C

यहां से इसे ढूंढना कठिन नहीं है पृथक्करण की डिग्री

आयनिक-आणविक समीकरण

उदाहरण के लिए, एक मजबूत अम्ल को एक मजबूत आधार के साथ उदासीन करने के एक उदाहरण पर विचार करें:

एचसीएल + NaOH = NaCl + HOH

प्रक्रिया को इस प्रकार प्रस्तुत किया गया है आणविक समीकरण. यह ज्ञात है कि घोल में प्रारंभिक पदार्थ और प्रतिक्रिया उत्पाद दोनों पूरी तरह से आयनित होते हैं। इसलिए, आइए इस प्रक्रिया को प्रपत्र में प्रस्तुत करें पूर्ण आयनिक समीकरण:

एच + + सीएल - + ना + + ओएच - = ना + + सीएल - + एचओएच

समीकरण के बाएँ और दाएँ पक्षों पर समान आयनों को "घटाने" के बाद, हमें मिलता है संक्षिप्त आयनिक समीकरण:

एच + + ओएच - = एचओएच

हम देखते हैं कि उदासीनीकरण की प्रक्रिया H+ और OH के संयोजन और पानी के निर्माण तक पहुँचती है।

आयनिक समीकरण बनाते समय यह याद रखना चाहिए कि केवल मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स ही आयनिक रूप में लिखे जाते हैं। कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स, ठोस और गैसों को उनके आणविक रूप में लिखा जाता है।

जमाव प्रक्रिया केवल Ag + और I की परस्पर क्रिया और जल-अघुलनशील AgI के निर्माण तक सीमित हो जाती है।

यह पता लगाने के लिए कि जिस पदार्थ में हम रुचि रखते हैं वह पानी में घुलने में सक्षम है या नहीं, हमें अघुलनशीलता तालिका का उपयोग करने की आवश्यकता है।

आइए तीसरे प्रकार की प्रतिक्रिया पर विचार करें, जिसके परिणामस्वरूप एक अस्थिर यौगिक बनता है। ये एसिड के साथ कार्बोनेट, सल्फाइट्स या सल्फाइड से जुड़ी प्रतिक्रियाएं हैं। उदाहरण के लिए,

उदाहरण के लिए, आयनिक यौगिकों के कुछ समाधानों को मिलाते समय, उनके बीच परस्पर क्रिया नहीं हो सकती है

तो, संक्षेप में, हम उस पर ध्यान देते हैं रासायनिक परिवर्तननिम्न में से कोई एक शर्त पूरी होने पर देखा जाता है:

• गैर-इलेक्ट्रोलाइट गठन. पानी गैर-इलेक्ट्रोलाइट के रूप में कार्य कर सकता है।
• तलछट का निर्माण.
• गैस निकलना.
• कमजोर इलेक्ट्रोलाइट का निर्माणउदाहरण के लिए एसिटिक एसिड.
• एक या अधिक इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण।इसका एहसास रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में होता है।
• एक या अधिक का बनना या टूटना।

श्रेणियाँ ,

संपूर्ण आणविक समीकरण को संतुलित करें.आयनिक समीकरण लिखने से पहले मूल आणविक समीकरण को संतुलित करना होगा। ऐसा करने के लिए, यौगिकों के सामने उपयुक्त गुणांक रखना आवश्यक है, ताकि बाईं ओर प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की संख्या समीकरण के दाईं ओर उनकी संख्या के बराबर हो।

• समीकरण के दोनों ओर प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की संख्या लिखें।
• तत्वों (ऑक्सीजन और हाइड्रोजन को छोड़कर) के सामने गुणांक जोड़ें ताकि समीकरण के बाईं और दाईं ओर प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की संख्या समान हो।
• हाइड्रोजन परमाणुओं को संतुलित करें।
• ऑक्सीजन परमाणुओं को संतुलित करें.
• समीकरण के दोनों ओर प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की संख्या गिनें और सुनिश्चित करें कि यह समान है।
• उदाहरण के लिए, समीकरण Cr + NiCl 2 --> CrCl 3 + Ni को संतुलित करने के बाद, हमें 2Cr + 3NiCl 2 --> 2CrCl 3 + 3Ni मिलता है।

निर्धारित करें कि प्रतिक्रिया में भाग लेने वाला प्रत्येक पदार्थ किस अवस्था में है।इसका अंदाजा अक्सर समस्या की स्थितियों से लगाया जा सकता है। ऐसे कुछ नियम हैं जो यह निर्धारित करने में मदद करते हैं कि कोई तत्व या कनेक्शन किस स्थिति में है।

निर्धारित करें कि कौन से यौगिक घोल में अलग हो जाते हैं (धनायनों और ऋणायनों में अलग हो जाते हैं)।पृथक्करण पर, एक यौगिक धनात्मक (धनायन) और ऋणात्मक (आयन) घटकों में टूट जाता है। ये घटक फिर रासायनिक प्रतिक्रिया के आयनिक समीकरण में प्रवेश करेंगे।

प्रत्येक वियोजित आयन के आवेश की गणना करें।याद रखें कि धातुएँ धनावेशित धनायन बनाती हैं, और गैर-धातु परमाणु ऋणात्मक आयनों में बदल जाते हैं। आवर्त सारणी का उपयोग करके तत्वों के आवेश निर्धारित करें। तटस्थ यौगिकों में सभी आवेशों को संतुलित करना भी आवश्यक है।

समीकरण को फिर से लिखें ताकि सभी घुलनशील यौगिक अलग-अलग आयनों में अलग हो जाएं।जो कुछ भी अलग हो जाता है या आयनित हो जाता है (जैसे कि मजबूत एसिड) वह दो अलग-अलग आयनों में विभाजित हो जाएगा। इस स्थिति में, पदार्थ विघटित अवस्था में रहेगा ( आरआर). जांचें कि समीकरण संतुलित है.

• ठोस, तरल पदार्थ, गैसें, कमजोर एसिड और कम घुलनशीलता वाले आयनिक यौगिक अपनी अवस्था नहीं बदलेंगे और आयनों में अलग नहीं होंगे। उन्हें वैसे ही छोड़ दो.
• आणविक यौगिक आसानी से घोल में बिखर जाएंगे और उनकी अवस्था घुली हुई अवस्था में बदल जाएगी ( आरआर). तीन आणविक यौगिक हैं नहींराज्य में जाएगा ( आरआर), यह सीएच 4 है( जी) , सी 3 एच 8( जी) और C8H18( और) .
• विचाराधीन प्रतिक्रिया के लिए, संपूर्ण आयनिक समीकरण निम्नलिखित रूप में लिखा जाएगा: 2Cr ( टीवी) + 3नी 2+ ( आरआर) + 6सीएल - ( आरआर) --> 2 सीआर 3+ ( आरआर) + 6सीएल - ( आरआर) + 3नी ( टीवी) . यदि क्लोरीन यौगिक का हिस्सा नहीं है, तो यह अलग-अलग परमाणुओं में टूट जाता है, इसलिए हमने समीकरण के दोनों ओर सीएल आयनों की संख्या को 6 से गुणा कर दिया।

समीकरण के बाएँ और दाएँ पक्षों पर समान आयनों को संयोजित करें।आप केवल उन आयनों को काट सकते हैं जो समीकरण के दोनों पक्षों पर पूरी तरह से समान हैं (समान चार्ज, सबस्क्रिप्ट आदि हैं)। इन आयनों के बिना समीकरण को फिर से लिखें।

• हमारे उदाहरण में, समीकरण के दोनों पक्षों में 6 सीएल-आयन हैं, जिन्हें काटा जा सकता है। इस प्रकार, हमें एक संक्षिप्त आयनिक समीकरण प्राप्त होता है: 2Cr ( टीवी) + 3नी 2+ ( आरआर) --> 2 सीआर 3+ ( आरआर) + 3नी ( टीवी) .
• परिणाम जांचें. आयनिक समीकरण के बाएँ और दाएँ पक्षों पर कुल आवेश बराबर होना चाहिए।

जब किसी प्रबल अम्ल को किसी प्रबल क्षार द्वारा उदासीन किया जाता है, तो बनने वाले प्रत्येक मोल पानी से लगभग ऊष्मा निकलती है:

इससे पता चलता है कि ऐसी प्रतिक्रियाएँ एक प्रक्रिया तक सिमट कर रह जाती हैं। यदि हम दी गई प्रतिक्रियाओं में से एक पर अधिक विस्तार से विचार करें, उदाहरण के लिए, पहली, तो हमें इस प्रक्रिया के लिए समीकरण प्राप्त होगा। आइए इसके समीकरण को फिर से लिखें, मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स को आयनिक रूप में लिखें, क्योंकि वे आयनों के रूप में समाधान में मौजूद हैं, और आणविक रूप में कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स, क्योंकि वे मुख्य रूप से अणुओं के रूप में समाधान में हैं (पानी एक बहुत कमजोर इलेक्ट्रोलाइट है, देखें) § 90):

परिणामी समीकरण पर विचार करने पर, हम देखते हैं कि प्रतिक्रिया के दौरान आयनों में कोई बदलाव नहीं आया। इसलिए, हम समीकरण के दोनों ओर से इन आयनों को हटाते हुए, समीकरण को फिर से लिखेंगे। हम पाते हैं:

इस प्रकार, किसी भी मजबूत आधार के साथ किसी भी मजबूत एसिड के बेअसर होने की प्रतिक्रियाएं एक ही प्रक्रिया में आती हैं - हाइड्रोजन आयनों और हाइड्रॉक्साइड आयनों से पानी के अणुओं का निर्माण। स्पष्ट है कि इन प्रतिक्रियाओं का तापीय प्रभाव भी समान होना चाहिए।

कड़ाई से कहें तो, आयनों से पानी बनने की प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती होती है, जिसे समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है

हालाँकि, जैसा कि हम नीचे देखेंगे, पानी एक बहुत कमजोर इलेक्ट्रोलाइट है और केवल नगण्य सीमा तक ही अलग होता है। दूसरे शब्दों में, पानी के अणुओं और आयनों के बीच संतुलन अणुओं के निर्माण की ओर दृढ़ता से स्थानांतरित हो जाता है। इसलिए, व्यवहार में, एक मजबूत आधार के साथ एक मजबूत एसिड के बेअसर होने की प्रतिक्रिया पूरी हो जाती है।

किसी भी सिल्वर नमक के घोल को हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ या उसके किसी भी नमक के घोल के साथ मिलाते समय, सिल्वर क्लोराइड का एक विशिष्ट सफेद चीज़ जैसा अवक्षेप हमेशा बनता है:

ऐसी प्रतिक्रियाएँ भी एक प्रक्रिया के तहत आती हैं। इसके आयनिक-आण्विक समीकरण को प्राप्त करने के लिए, उदाहरण के लिए, हम पहली प्रतिक्रिया के समीकरण को फिर से लिखते हैं, मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स लिखते हैं, जैसा कि पिछले उदाहरण में, आयनिक रूप में, और तलछट में पदार्थ आणविक रूप में:

जैसा कि देखा जा सकता है, प्रतिक्रिया के दौरान आयनों में परिवर्तन नहीं होता है। इसलिए, हम उन्हें बाहर कर देते हैं और समीकरण को दोबारा लिखते हैं:

यह विचाराधीन प्रक्रिया का आयन-आणविक समीकरण है।

यहां हमें यह भी ध्यान में रखना चाहिए कि सिल्वर क्लोराइड अवक्षेप विलयन में आयनों के साथ संतुलन में है, ताकि अंतिम समीकरण द्वारा व्यक्त प्रक्रिया प्रतिवर्ती हो:

हालाँकि, सिल्वर क्लोराइड की कम घुलनशीलता के कारण, यह संतुलन बहुत मजबूती से दाईं ओर स्थानांतरित हो जाता है। इसलिए, हम मान सकते हैं कि आयनों से निर्माण की प्रतिक्रिया लगभग पूरी हो चुकी है।

जब एक घोल में आयनों की महत्वपूर्ण सांद्रता होती है तो अवक्षेप का निर्माण हमेशा देखा जाएगा। इसलिए, सिल्वर आयनों की मदद से किसी घोल में आयनों की उपस्थिति का पता लगाना संभव है और, इसके विपरीत, क्लोराइड आयनों की मदद से - सिल्वर आयनों की उपस्थिति; एक आयन एक आयन पर अभिकारक के रूप में कार्य कर सकता है, और एक आयन एक आयन पर अभिकारक के रूप में कार्य कर सकता है।

भविष्य में, हम इलेक्ट्रोलाइट्स से जुड़ी प्रतिक्रियाओं के लिए समीकरण लिखने के आयनिक-आणविक रूप का व्यापक रूप से उपयोग करेंगे।

आयन-आणविक समीकरण बनाने के लिए, आपको यह जानना होगा कि कौन से लवण पानी में घुलनशील हैं और कौन से व्यावहारिक रूप से अघुलनशील हैं। पानी में सबसे महत्वपूर्ण लवणों की घुलनशीलता की सामान्य विशेषताएँ तालिका में दी गई हैं। 15.

तालिका 15. पानी में सबसे महत्वपूर्ण लवणों की घुलनशीलता

आयनिक-आणविक समीकरण इलेक्ट्रोलाइट्स के बीच प्रतिक्रियाओं की विशेषताओं को समझने में मदद करते हैं। आइए, उदाहरण के तौर पर, कमजोर अम्लों और क्षारों की भागीदारी से होने वाली कई प्रतिक्रियाओं पर विचार करें।

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, किसी भी मजबूत आधार द्वारा किसी भी मजबूत एसिड का बेअसर होना उसी थर्मल प्रभाव के साथ होता है, क्योंकि यह एक ही प्रक्रिया में आता है - हाइड्रोजन आयनों और हाइड्रॉक्साइड आयनों से पानी के अणुओं का निर्माण।

हालाँकि, जब किसी मजबूत एसिड को कमजोर आधार के साथ, या कमजोर एसिड को मजबूत या कमजोर आधार के साथ निष्क्रिय किया जाता है, तो थर्मल प्रभाव अलग-अलग होते हैं। आइए ऐसी प्रतिक्रियाओं के लिए आयन-आणविक समीकरण लिखें।

एक कमजोर अम्ल (एसिटिक एसिड) को एक मजबूत आधार (सोडियम हाइड्रॉक्साइड) के साथ निष्क्रिय करना:

यहां, मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स सोडियम हाइड्रॉक्साइड और परिणामी नमक हैं, और कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स एसिड और पानी हैं:

जैसा कि देखा जा सकता है, प्रतिक्रिया के दौरान केवल सोडियम आयनों में परिवर्तन नहीं होता है। इसलिए, आयन-आणविक समीकरण का रूप है:

एक कमजोर आधार (अमोनियम हाइड्रॉक्साइड) के साथ एक मजबूत एसिड (नाइट्रोजन) का तटस्थकरण:

यहां हमें एसिड और परिणामी नमक को आयनों के रूप में, और अमोनियम हाइड्रॉक्साइड और पानी को अणुओं के रूप में लिखना होगा:

आयनों में परिवर्तन नहीं होता है। उन्हें छोड़ने पर, हमें आयनिक-आणविक समीकरण प्राप्त होता है:

कमजोर अम्ल (एसिटिक एसिड) को कमजोर आधार (अमोनियम हाइड्रॉक्साइड) के साथ निष्क्रिय करना:

इस प्रतिक्रिया में, बनने वाले पदार्थों को छोड़कर सभी पदार्थ कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स होते हैं। इसलिए, समीकरण का आयन-आणविक रूप इस प्रकार दिखता है:

प्राप्त आयन-आणविक समीकरणों की एक दूसरे से तुलना करने पर हम देखते हैं कि वे सभी भिन्न हैं। इसलिए, यह स्पष्ट है कि मानी जाने वाली प्रतिक्रियाओं की ऊष्मा भी भिन्न होती है।

जैसा कि पहले ही संकेत दिया गया है, मजबूत आधारों के साथ मजबूत एसिड के बेअसर होने की प्रतिक्रियाएं, जिसके दौरान हाइड्रोजन आयन और हाइड्रॉक्साइड आयन मिलकर पानी का अणु बनाते हैं, लगभग पूरा होने की ओर बढ़ते हैं। उदासीनीकरण अभिक्रियाएँ, जिनमें प्रारंभिक पदार्थों में से कम से कम एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट है और जिसमें कमजोर रूप से जुड़े पदार्थों के अणु न केवल दाईं ओर, बल्कि आयन-आणविक समीकरण के बाईं ओर भी मौजूद होते हैं, पूरा होने की ओर नहीं बढ़ते हैं .

वे संतुलन की स्थिति तक पहुँच जाते हैं जिसमें नमक उस अम्ल और क्षार के साथ सह-अस्तित्व में रहता है जिससे वह बना है। इसलिए, ऐसी प्रतिक्रियाओं के समीकरणों को प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाओं के रूप में लिखना अधिक सही है।

1. प्रतिक्रिया करने वाले पदार्थों के सूत्र लिखिए, बराबर का चिह्न लगाइए तथा बनने वाले पदार्थों के सूत्र लिखिए। गुणांक निर्धारित हैं.

2. घुलनशीलता तालिका का उपयोग करते हुए, कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड को छोड़कर, घुलनशीलता तालिका में "पी" (पानी में अत्यधिक घुलनशील) अक्षर द्वारा निर्दिष्ट पदार्थों (लवण, अम्ल, क्षार) के सूत्रों को आयनिक रूप में लिखें, जो, हालाँकि इसे "एम" अक्षर से दर्शाया गया है, फिर भी, जलीय घोल में यह आयनों में अच्छी तरह से अलग हो जाता है।

3. यह याद रखना चाहिए कि धातु, धातुओं और गैर-धातुओं के ऑक्साइड, पानी, गैसीय पदार्थ और पानी में अघुलनशील यौगिक, जिन्हें घुलनशीलता तालिका में "H" अक्षर से दर्शाया गया है, आयनों में विघटित नहीं होते हैं। इन पदार्थों के सूत्र आणविक रूप में लिखे जाते हैं। पूर्ण आयनिक समीकरण प्राप्त होता है।

4. समीकरण में समान चिह्न के पहले और बाद में समान आयनों को संक्षिप्त करें। संक्षिप्त आयनिक समीकरण प्राप्त होता है।

5. याद रखें!

पी - घुलनशील पदार्थ;

एम - थोड़ा घुलनशील पदार्थ;

टीपी - घुलनशीलता तालिका।

आयन विनिमय प्रतिक्रियाओं की रचना के लिए एल्गोरिदम (आईईआर)

आणविक, पूर्ण और लघु आयनिक रूप में

आयन विनिमय प्रतिक्रियाओं की रचना के उदाहरण

1. यदि, प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, एक कम-विघटनकारी (पीपीएम) पदार्थ निकलता है - पानी।

इस मामले में, पूर्ण आयनिक समीकरण संक्षिप्त आयनिक समीकरण के समान है।

2. यदि प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप पानी में अघुलनशील कोई पदार्थ निकलता है।

इस मामले में, प्रतिक्रिया का पूरा आयनिक समीकरण संक्षिप्त के साथ मेल खाता है। यह प्रतिक्रिया पूर्णता की ओर बढ़ती है, जैसा कि एक साथ दो तथ्यों से प्रमाणित होता है: पानी में अघुलनशील पदार्थ का बनना और पानी का निकलना।

3. यदि किसी प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप कोई गैसीय पदार्थ निकलता है।

"आयन एक्सचेंज प्रतिक्रियाएं" विषय पर पूर्ण कार्य

कार्य क्रमांक 1.
निर्धारित करें कि क्या निम्नलिखित पदार्थों के समाधानों के बीच परस्पर क्रिया हो सकती है, प्रतिक्रियाओं को आणविक, पूर्ण, लघु आयनिक रूप में लिखें:
पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड और अमोनियम क्लोराइड।

समाधान

हम संयोजकता का उपयोग करके पदार्थों के रासायनिक सूत्र उनके नाम से बनाते हैं और आणविक रूप में RIO लिखते हैं (हम TR का उपयोग करके पदार्थों की घुलनशीलता की जांच करते हैं):

KOH + NH4 सीएल = KCl + NH4 OH

चूँकि NH4 OH एक अस्थिर पदार्थ है और पानी और NH3 गैस में विघटित होता है, RIO समीकरण अपना अंतिम रूप लेगा

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

हम TR का उपयोग करके RIO का पूरा आयनिक समीकरण बनाते हैं (ऊपरी दाएं कोने में आयन के चार्ज को लिखना न भूलें):

के+ + ओएच- + एनएच4 + + सीएल- = के+ + सीएल- + एनएच3 + एच2 ओ

हम प्रतिक्रिया से पहले और बाद में समान आयनों को पार करते हुए, RIO के लिए एक संक्षिप्त आयनिक समीकरण बनाते हैं:

ओह - + एनएच 4 + = एनएच 3 + H2O

हम निष्कर्ष निकालते हैं:
निम्नलिखित पदार्थों के समाधानों के बीच परस्पर क्रिया हो सकती है, क्योंकि इस RIO के उत्पाद गैस (NH3) और एक खराब रूप से विघटित होने वाला पदार्थ पानी (H2 O) हैं।

कार्य क्रमांक 2

चित्र दिया गया है:

2 एच + + सीओ 3 2- = एच2 ओ+सीओ2

उन पदार्थों का चयन करें जिनकी जलीय घोल में परस्पर क्रिया निम्नलिखित संक्षिप्त समीकरणों द्वारा व्यक्त की जाती है। संगत आणविक और कुल आयनिक समीकरण लिखिए।

टीआर का उपयोग करके हम अभिकर्मकों का चयन करते हैं - 2H आयन वाले पानी में घुलनशील पदार्थ + और सह3 2- .

उदाहरण के लिए, एसिड - एच 3 पी.ओ.4 (पी) और नमक -के2 सीओ3 (पी)।

हम RIO का आणविक समीकरण बनाते हैं:

2 एच 3 पी.ओ.4 (पी) +3 के2 सीओ3 (पी) -> 2के3 पी.ओ.4 (पी) + 3एच2 सीओ3 (पी)

चूँकि कार्बोनिक एसिड एक अस्थिर पदार्थ है, यह कार्बन डाइऑक्साइड CO में विघटित हो जाता है 2 और पानी एच2 हे, समीकरण अंतिम रूप लेगा:

2 एच 3 पी.ओ.4 (पी) +3 के2 सीओ3 (पी) -> 2के3 पी.ओ.4 (पी) + 3सीओ2 + 3एच2 हे

हम RIO का संपूर्ण आयनिक समीकरण बनाते हैं:

6 + +2PO4 3- +6K+ + 3सीओ3 2- -> 6K+ +2PO4 3- + 3सीओ2 + 3एच2 हे

आइए RIO के लिए एक संक्षिप्त आयनिक समीकरण बनाएं:

6 + +3सीओ3 2- = 3CO2 + 3एच2 हे

2 एच + +सीओ3 2- = सीओ2 +एच2 हे

हम निष्कर्ष निकालते हैं:

अंत में, हमें वांछित संक्षिप्त आयनिक समीकरण प्राप्त हुआ, इसलिए, कार्य सही ढंग से पूरा हुआ।

कार्य क्रमांक 3

सोडियम ऑक्साइड और फॉस्फोरिक एसिड के बीच आणविक, कुल और लघु आयनिक रूप में विनिमय प्रतिक्रिया लिखें।

1. हम एक आणविक समीकरण बनाते हैं; सूत्रों को संकलित करते समय, हम संयोजकता को ध्यान में रखते हैं (टीआर देखें)

3Na 2 O(ne) + 2H3 पी.ओ.4 (पी) -> 2Na3 पी.ओ.4 (पी) + 3एच2 हे (एमडी)

जहाँ ne एक गैर-इलेक्ट्रोलाइट है, आयनों में वियोजित नहीं होता है,
एमडी एक कम विघटित करने वाला पदार्थ है, हम इसे आयनों में नहीं तोड़ते हैं, पानी प्रतिक्रिया की अपरिवर्तनीयता का संकेत है

2. हम संपूर्ण आयनिक समीकरण बनाते हैं:

3Na 2 ओ+6एच+ +2PO4 3- -> 6Na+ +2PO 4 3- + 3एच2 हे

3. हम समान आयनों को कम करते हैं और एक संक्षिप्त आयनिक समीकरण प्राप्त करते हैं:

3Na 2 ओ+6एच+ -> 6Na+ + 3एच2 हे
हम गुणांकों को तीन से कम करते हैं और प्राप्त करते हैं:
ना2 ओ+2एच+ -> 2Na+ +एच2 हे

यह प्रतिक्रिया अपरिवर्तनीय है, अर्थात्। अंत तक जाता है, क्योंकि उत्पादों में कम-विघटनकारी पदार्थ पानी बनता है।

स्वतंत्र कार्य के लिए कार्य

कार्य क्रमांक 1

सोडियम कार्बोनेट और सल्फ्यूरिक एसिड के बीच प्रतिक्रिया

आणविक, कुल और लघु आयनिक रूप में सल्फ्यूरिक एसिड के साथ सोडियम कार्बोनेट की आयन विनिमय प्रतिक्रिया के लिए एक समीकरण लिखें।

कार्य क्रमांक 2

ZnF 2 +Ca(OH)2 ->
क2 एस+एच3 पी.ओ.4 ->

कार्य क्रमांक 3

अगला प्रयोग देखें

बेरियम सल्फेट वर्षा

आणविक, कुल और लघु आयनिक रूप में मैग्नीशियम सल्फेट के साथ बेरियम क्लोराइड की आयन विनिमय प्रतिक्रिया के लिए एक समीकरण लिखें।

टास्क नंबर 4

प्रतिक्रिया समीकरणों को आणविक, पूर्ण और लघु आयनिक रूप में पूरा करें:

एचजी(सं 3 ) 2 +ना2 एस ->
क2 इसलिए3 + एचसीएल ->

कार्य पूरा करते समय, पानी में पदार्थों की घुलनशीलता की तालिका का उपयोग करें। अपवादों से सावधान रहें!

अक्सर, स्कूली बच्चों और छात्रों को तथाकथित रचना करनी पड़ती है। आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण. विशेष रूप से, रसायन विज्ञान में एकीकृत राज्य परीक्षा में प्रस्तावित कार्य 31, इस विषय के लिए समर्पित है। इस लेख में हम लघु और पूर्ण आयनिक समीकरण लिखने के लिए एल्गोरिदम पर विस्तार से चर्चा करेंगे, और जटिलता के विभिन्न स्तरों के कई उदाहरणों का विश्लेषण करेंगे।

आयनिक समीकरणों की आवश्यकता क्यों है?

मैं आपको याद दिला दूं कि जब कई पदार्थ पानी में घुल जाते हैं (और केवल पानी में ही नहीं!), तो एक पृथक्करण प्रक्रिया होती है - पदार्थ आयनों में टूट जाते हैं। उदाहरण के लिए, जलीय वातावरण में एचसीएल अणु हाइड्रोजन धनायनों (एच +, अधिक सटीक रूप से, एच ​​3 ओ +) और क्लोरीन आयनों (सीएल -) में अलग हो जाते हैं। सोडियम ब्रोमाइड (NaBr) जलीय घोल में अणुओं के रूप में नहीं, बल्कि हाइड्रेटेड Na + और Br - आयनों के रूप में पाया जाता है (वैसे, ठोस सोडियम ब्रोमाइड में भी आयन होते हैं)।

"सामान्य" (आण्विक) समीकरण लिखते समय, हम इस बात पर ध्यान नहीं देते हैं कि अणु नहीं, बल्कि आयन प्रतिक्रिया करते हैं। उदाहरण के लिए, हाइड्रोक्लोरिक एसिड और सोडियम हाइड्रॉक्साइड के बीच प्रतिक्रिया का समीकरण इस प्रकार है:

एचसीएल + NaOH = NaCl + H 2 O. (1)

बेशक, यह आरेख प्रक्रिया का पूरी तरह से सही वर्णन नहीं करता है। जैसा कि हमने पहले ही कहा है, जलीय घोल में व्यावहारिक रूप से कोई एचसीएल अणु नहीं होते हैं, लेकिन एच + और सीएल - आयन होते हैं। यही बात NaOH के साथ भी सत्य है। निम्नलिखित लिखना अधिक सही होगा:

एच + + सीएल - + ना + + ओएच - = ना + + सीएल - + एच 2 ओ। (2)

यह वही है पूर्ण आयनिक समीकरण. "आभासी" अणुओं के बजाय, हम ऐसे कण देखते हैं जो वास्तव में समाधान (धनायन और आयन) में मौजूद होते हैं। हम इस प्रश्न पर ध्यान नहीं देंगे कि हमने H2O को आणविक रूप में क्यों लिखा। इसे थोड़ा बाद में समझाया जाएगा। जैसा कि आप देख सकते हैं, इसमें कुछ भी जटिल नहीं है: हमने अणुओं को आयनों से बदल दिया है जो उनके पृथक्करण के दौरान बनते हैं।

हालाँकि, संपूर्ण आयनिक समीकरण भी पूर्ण नहीं है। वास्तव में, बारीकी से देखें: समीकरण (2) के बाएँ और दाएँ दोनों पक्षों में समान कण होते हैं - Na + धनायन और सीएल - आयन। ये आयन प्रतिक्रिया के दौरान नहीं बदलते हैं। फिर उनकी आवश्यकता ही क्यों है? आइए उन्हें हटाएं और प्राप्त करें संक्षिप्त आयनिक समीकरण:

एच + + ओएच - = एच 2 ओ. (3)

जैसा कि आप देख सकते हैं, यह सब पानी के निर्माण (निष्क्रियीकरण प्रतिक्रिया) के साथ एच + और ओएच - आयनों की परस्पर क्रिया के कारण होता है।

सभी पूर्ण और संक्षिप्त आयनिक समीकरण लिखे गए हैं। यदि हमने रसायन विज्ञान में एकीकृत राज्य परीक्षा में समस्या 31 को हल किया होता, तो हमें इसके लिए अधिकतम अंक प्राप्त होते - 2 अंक।

तो, एक बार फिर शब्दावली के बारे में:

• एचसीएल + NaOH = NaCl + H 2 O - आणविक समीकरण ("सामान्य" समीकरण, प्रतिक्रिया के सार को योजनाबद्ध रूप से दर्शाता है);
• एच + + सीएल - + ना + + ओएच - = ना + + सीएल - + एच 2 ओ - पूर्ण आयनिक समीकरण (समाधान में वास्तविक कण दिखाई देते हैं);
• एच + + ओएच - = एच 2 ओ - एक संक्षिप्त आयनिक समीकरण (हमने सभी "कचरा" हटा दिया - कण जो प्रक्रिया में भाग नहीं लेते हैं)।

आयनिक समीकरण लिखने के लिए एल्गोरिदम

1. आइए प्रतिक्रिया के लिए एक आणविक समीकरण बनाएं।
2. सभी कण जो ध्यान देने योग्य सीमा तक समाधान में अलग हो जाते हैं, आयनों के रूप में लिखे जाते हैं; जिन पदार्थों में विघटन की संभावना नहीं होती उन्हें "अणुओं के रूप में" छोड़ दिया जाता है।
3. हम समीकरण के दो भागों से तथाकथित को हटा देते हैं। पर्यवेक्षक आयन, यानी कण जो प्रक्रिया में भाग नहीं लेते हैं।
4. हम गुणांकों की जांच करते हैं और अंतिम उत्तर प्राप्त करते हैं - एक संक्षिप्त आयनिक समीकरण।

उदाहरण 1. बेरियम क्लोराइड और सोडियम सल्फेट के जलीय घोलों की परस्पर क्रिया का वर्णन करते हुए पूर्ण और संक्षिप्त आयनिक समीकरण लिखें।

समाधान. हम प्रस्तावित एल्गोरिथम के अनुसार कार्य करेंगे। आइए सबसे पहले एक आणविक समीकरण बनाएं। बेरियम क्लोराइड और सोडियम सल्फेट दो लवण हैं। आइए संदर्भ पुस्तक "अकार्बनिक यौगिकों के गुण" के अनुभाग को देखें। हम देखते हैं कि यदि प्रतिक्रिया के दौरान अवक्षेप बनता है तो लवण एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया कर सकते हैं। की जाँच करें:

व्यायाम 2. निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं के लिए समीकरण पूरा करें:

1. KOH + H2SO4 =
2. एच 3 पीओ 4 + ना 2 ओ=
3. बा(OH) 2 + CO 2 =
4. NaOH + CuBr 2 =
5. के 2 एस + एचजी(एनओ 3) 2 =
6. Zn + FeCl 2 =

व्यायाम 3. (जलीय घोल में) प्रतिक्रियाओं के लिए आणविक समीकरण लिखें: ए) सोडियम कार्बोनेट और नाइट्रिक एसिड, बी) निकल (II) क्लोराइड और सोडियम हाइड्रॉक्साइड, सी) फॉस्फोरिक एसिड और कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड, डी) सिल्वर नाइट्रेट और पोटेशियम क्लोराइड, ई ) फॉस्फोरस ऑक्साइड (V) और पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड।

मुझे पूरी उम्मीद है कि आपको इन तीन कार्यों को पूरा करने में कोई समस्या नहीं होगी। यदि ऐसा नहीं है, तो आपको "अकार्बनिक यौगिकों के मुख्य वर्गों के रासायनिक गुण" विषय पर वापस लौटना होगा।

आणविक समीकरण को पूर्ण आयनिक समीकरण में कैसे बदलें

मज़ा शुरू होता है. हमें यह समझना होगा कि किन पदार्थों को आयन के रूप में लिखा जाना चाहिए और किसे "आणविक रूप" में छोड़ा जाना चाहिए। आपको निम्नलिखित याद रखना होगा.

आयनों के रूप में लिखें:

• घुलनशील लवण (मैं जोर देता हूं, केवल वे लवण जो पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं);
• क्षार (मैं आपको याद दिला दूं कि क्षार वे क्षार हैं जो पानी में घुलनशील हैं, लेकिन NH 4 OH नहीं);
• मजबूत एसिड (H 2 SO 4, HNO 3, HCl, HBr, HI, HClO 4, HClO 3, H 2 SeO 4, ...)।

जैसा कि आप देख सकते हैं, इस सूची को याद रखना बिल्कुल भी मुश्किल नहीं है: इसमें मजबूत एसिड और क्षार और सभी घुलनशील लवण शामिल हैं। वैसे, विशेष रूप से सतर्क युवा रसायनज्ञों के लिए जो इस तथ्य से नाराज हो सकते हैं कि मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स (अघुलनशील लवण) को इस सूची में शामिल नहीं किया गया है, मैं आपको निम्नलिखित बता सकता हूं: इस सूची में अघुलनशील लवणों को शामिल नहीं करने से इनकार नहीं किया जा सकता है। तथ्य यह है कि वे मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स हैं।

अन्य सभी पदार्थ आयनिक समीकरणों में अणुओं के रूप में मौजूद होने चाहिए। उन मांग करने वाले पाठकों के लिए जो अस्पष्ट शब्द "अन्य सभी पदार्थ" से संतुष्ट नहीं हैं और जो प्रसिद्ध फिल्म के नायक के उदाहरण का अनुसरण करते हुए "पूरी सूची की घोषणा" की मांग करते हैं, मैं निम्नलिखित जानकारी देता हूं।

अणुओं के रूप में लिखिए:

• सभी अघुलनशील लवण;
• सभी कमजोर आधार (अघुलनशील हाइड्रॉक्साइड, एनएच 4 ओएच और इसी तरह के पदार्थ सहित);
• सभी कमजोर अम्ल (H 2 CO 3, HNO 2, H 2 S, H 2 SiO 3, HCN, HClO, लगभग सभी कार्बनिक अम्ल...);
• सामान्य तौर पर, सभी कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स (पानी सहित!!!);
• ऑक्साइड (सभी प्रकार);
• सभी गैसीय यौगिक (विशेष रूप से, एच ​​2, सीओ 2, एसओ 2, एच 2 एस, सीओ);
• सरल पदार्थ (धातु और अधातु);
• लगभग सभी कार्बनिक यौगिक (कार्बनिक अम्लों के पानी में घुलनशील लवणों को छोड़कर)।

ओह, ऐसा लगता है कि मैं कुछ भी नहीं भूला हूँ! हालाँकि, मेरी राय में, सूची नंबर 1 को याद रखना आसान है। सूची नंबर 2 में मूलभूत रूप से महत्वपूर्ण चीजों में से, मैं एक बार फिर पानी का उल्लेख करूंगा।

आओ तैयार करते हैं!

उदाहरण 2. कॉपर (II) हाइड्रॉक्साइड और हाइड्रोक्लोरिक एसिड की परस्पर क्रिया का वर्णन करते हुए एक संपूर्ण आयनिक समीकरण लिखें।

समाधान. आइए, स्वाभाविक रूप से, आणविक समीकरण से शुरुआत करें। कॉपर (II) हाइड्रॉक्साइड एक अघुलनशील क्षार है। सभी अघुलनशील क्षार मजबूत अम्लों के साथ प्रतिक्रिया करके नमक और पानी बनाते हैं:

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

आइए अब जानें कि किन पदार्थों को आयन के रूप में लिखा जाना चाहिए और किसे अणुओं के रूप में। उपरोक्त सूचियाँ हमारी सहायता करेंगी। कॉपर (II) हाइड्रॉक्साइड एक अघुलनशील आधार है (घुलनशीलता तालिका देखें), एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट। अघुलनशील क्षार आणविक रूप में लिखे जाते हैं। एचसीएल एक मजबूत एसिड है; समाधान में यह लगभग पूरी तरह से आयनों में अलग हो जाता है। CuCl2 एक घुलनशील नमक है। हम इसे आयनिक रूप में लिखते हैं। जल - केवल अणुओं के रूप में ! हमें संपूर्ण आयनिक समीकरण मिलता है:

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

उदाहरण 3. NaOH के जलीय घोल के साथ कार्बन डाइऑक्साइड की प्रतिक्रिया के लिए एक पूर्ण आयनिक समीकरण लिखें।

समाधान. कार्बन डाइऑक्साइड एक विशिष्ट अम्लीय ऑक्साइड है, NaOH एक क्षार है। जब अम्लीय ऑक्साइड क्षार के जलीय घोल के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, तो नमक और पानी बनते हैं। आइए प्रतिक्रिया के लिए एक आणविक समीकरण बनाएं (वैसे, गुणांक के बारे में मत भूलिए):

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

सीओ 2 - ऑक्साइड, गैसीय यौगिक; आणविक आकार बनाए रखना। NaOH - मजबूत आधार (क्षार); हम इसे आयनों के रूप में लिखते हैं। Na 2 CO 3 - घुलनशील नमक; हम आयनों के रूप में लिखते हैं। पानी एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट है और व्यावहारिक रूप से अलग नहीं होता है; आणविक रूप में छोड़ें. हमें निम्नलिखित मिलता है:

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

उदाहरण 4. जलीय घोल में सोडियम सल्फाइड जिंक क्लोराइड के साथ प्रतिक्रिया करके अवक्षेप बनाता है। इस प्रतिक्रिया के लिए एक संपूर्ण आयनिक समीकरण लिखें।

समाधान. सोडियम सल्फाइड और जिंक क्लोराइड लवण हैं। जब ये लवण परस्पर क्रिया करते हैं, तो जिंक सल्फाइड का अवक्षेप अवक्षेपित होता है:

Na 2 S + ZnCl 2 = ZnS↓ + 2NaCl।

मैं तुरंत संपूर्ण आयनिक समीकरण लिखूंगा, और आप स्वयं इसका विश्लेषण करेंगे:

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

मैं आपको स्वतंत्र कार्य और एक संक्षिप्त परीक्षण के लिए कई कार्य प्रदान करता हूं।

व्यायाम 4. निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं के लिए आणविक और पूर्ण आयनिक समीकरण लिखें:

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

व्यायाम 5. निम्नलिखित की परस्पर क्रिया का वर्णन करते हुए पूर्ण आयनिक समीकरण लिखें: ए) नाइट्रिक ऑक्साइड (वी) बेरियम हाइड्रॉक्साइड के जलीय घोल के साथ, बी) हाइड्रोआयोडिक एसिड के साथ सीज़ियम हाइड्रॉक्साइड का घोल, सी) कॉपर सल्फेट और पोटेशियम सल्फाइड के जलीय घोल, डी) कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड और आयरन नाइट्रेट का एक जलीय घोल (III)।