მოლეკულური სრული და შემცირებული იონური ფორმა. ელექტროლიტური ხსნარები

წყალში გახსნისას ყველა ნივთიერებას არ აქვს ელექტრული დენის გატარების უნარი. ეს ნაერთები, წყალი გადაწყვეტილებებირომლებსაც შეუძლიათ ელექტრული დენის გატარება ე.წ ელექტროლიტები. ელექტროლიტები ატარებენ დენს ეგრეთ წოდებული იონური გამტარობის გამო, რომელსაც გააჩნია იონური სტრუქტურის მრავალი ნაერთი (მარილები, მჟავები, ფუძეები). არის ნივთიერებები, რომლებსაც აქვთ მაღალი პოლარული ბმები, მაგრამ ხსნარში ისინი განიცდიან არასრულ იონიზაციას (მაგალითად, ვერცხლისწყლის ქლორიდი II) - ეს არის სუსტი ელექტროლიტები. წყალში გახსნილი მრავალი ორგანული ნაერთი (ნახშირწყლები, სპირტები) არ იშლება იონებად, მაგრამ ინარჩუნებს მოლეკულურ სტრუქტურას. ასეთი ნივთიერებები არ ატარებენ ელექტრო დენს და ე.წ არაელექტროლიტები.

აქ მოცემულია რამდენიმე პრინციპი, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას იმის დასადგენად, არის თუ არა კონკრეტული ნაერთი ძლიერი ან სუსტი ელექტროლიტი:

1. მჟავები . ყველაზე გავრცელებული ძლიერი მჟავებია HCl, HBr, HI, HNO 3, H 2 SO 4, HClO 4. თითქმის ყველა სხვა მჟავა სუსტი ელექტროლიტია.
2. საფუძვლები. ყველაზე გავრცელებული ძლიერი ფუძეა ტუტე და მიწის ტუტე ლითონების ჰიდროქსიდები (Be-ს გამოკლებით). სუსტი ელექტროლიტი - NH 3.
3. მარილი. ყველაზე გავრცელებული მარილები, იონური ნაერთები, ძლიერი ელექტროლიტებია. გამონაკლისია ძირითადად მძიმე ლითონების მარილები.

ელექტროლიტური დისოციაციის თეორია

ელექტროლიტები, როგორც ძლიერი, ასევე სუსტი და თუნდაც ძალიან განზავებული, არ ემორჩილებიან რაულის კანონიდა . ელექტრული გატარების უნარის მქონე, გამხსნელის ორთქლის წნევა და ელექტროლიტური ხსნარების დნობის წერტილი უფრო დაბალი იქნება, ხოლო დუღილის წერტილი უფრო მაღალი იქნება სუფთა გამხსნელის ანალოგიურ მნიშვნელობებთან შედარებით. 1887 წელს ს. არენიუსი, ამ გადახრების შესწავლით, მივიდა ელექტროლიტური დისოციაციის თეორიის შექმნამდე.

ელექტროლიტური დისოციაციავარაუდობს, რომ ხსნარში ელექტროლიტების მოლეკულები იშლება დადებითად და უარყოფითად დამუხტულ იონებად, რომლებსაც შესაბამისად კათიონები და ანიონები ეწოდება.

თეორია აყენებს შემდეგ პოსტულატებს:

1. ხსნარებში ელექტროლიტები იშლება იონებად, ე.ი. დაშორება. რაც უფრო განზავებულია ელექტროლიტური ხსნარი, მით უფრო დიდია მისი დისოციაციის ხარისხი.
2. დისოციაცია არის შექცევადი და წონასწორული ფენომენი.
3. გამხსნელის მოლეკულები ურთიერთქმედებენ უსასრულოდ სუსტად (ანუ ხსნარები იდეალურთან ახლოსაა).

სხვადასხვა ელექტროლიტებს აქვთ დისოციაციის განსხვავებული ხარისხი, რაც დამოკიდებულია არა მხოლოდ თავად ელექტროლიტის ბუნებაზე, არამედ გამხსნელის ბუნებაზე, ასევე ელექტროლიტის კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე.

დისოციაციის ხარისხი α , გვიჩვენებს რამდენი მოლეკულა ნდაიშალა იონებად, გახსნილი მოლეკულების საერთო რაოდენობასთან შედარებით ნ:

α = n/ნ

α = 0 დისოციაციის არარსებობის შემთხვევაში, ელექტროლიტის სრული დისოციაციით α = 1.

დისოციაციის ხარისხის თვალსაზრისით, სიძლიერის მიხედვით ელექტროლიტები იყოფა ძლიერ (α > 0.7), საშუალო სიძლიერის (0.3 > α > 0.7), სუსტად (α).< 0,3).

უფრო ზუსტად, ელექტროლიტების დისოციაციის პროცესი ხასიათდება დისოციაციის მუდმივიხსნარის კონცენტრაციისგან დამოუკიდებლად. თუ წარმოვიდგენთ ელექტროლიტების დისოციაციის პროცესს ზოგადი ფორმით:

A a B b ↔ aA — + bB +

K = a b /

ამისთვის სუსტი ელექტროლიტებითითოეული იონის კონცენტრაცია უდრის α-ს პროდუქტს C ელექტროლიტის მთლიანი კონცენტრაციით, ამიტომ დისოციაციის მუდმივის გამოხატულება შეიძლება გარდაიქმნას:

K = α 2 C/(1-α)

ამისთვის განზავებული ხსნარები(1-α) =1, მაშინ

K = α2C

აქედან ძნელი მისახვედრი არ არის დისოციაციის ხარისხი

იონურ-მოლეკულური განტოლებები

განვიხილოთ ძლიერი მჟავის ნეიტრალიზაციის მაგალითი ძლიერი ფუძით, მაგალითად:

HCl + NaOH = NaCl + HOH

პროცესი წარმოდგენილია როგორც მოლეკულური განტოლება. ცნობილია, რომ როგორც საწყისი მასალები, ისე რეაქციის პროდუქტები ხსნარში მთლიანად იონიზებულია. ამიტომ, მოდით წარმოვადგინოთ პროცესი ფორმაში სრული იონური განტოლება:

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

განტოლების მარცხენა და მარჯვენა მხარეს იდენტური იონების „შემცირების“ შემდეგ მივიღებთ შემოკლებული იონური განტოლება:

H + + OH - = HOH

ჩვენ ვხედავთ, რომ ნეიტრალიზაციის პროცესი მოდის H + და OH-ის კომბინაციამდე - და წყლის წარმოქმნამდე.

იონური განტოლებების შედგენისას უნდა გვახსოვდეს, რომ მხოლოდ ძლიერი ელექტროლიტები იწერება იონური ფორმით. სუსტი ელექტროლიტები, მყარი და აირები იწერება მათი მოლეკულური ფორმით.

დეპონირების პროცესი მცირდება მხოლოდ Ag + და I - ურთიერთქმედებით და წყალში უხსნადი AgI-ს წარმოქმნით.

იმის გასარკვევად, შეუძლია თუ არა ნივთიერებას, რომელიც ჩვენ გვაინტერესებს წყალში დაითხოვოს, უნდა გამოვიყენოთ უხსნადობის ცხრილი.

განვიხილოთ მესამე ტიპის რეაქცია, რომელიც იწვევს აქროლადი ნაერთის წარმოქმნას. ეს არის რეაქციები, რომლებიც მოიცავს კარბონატებს, სულფიტებს ან სულფიდებს მჟავებთან. მაგალითად,

იონური ნაერთების ზოგიერთი ხსნარის შერევისას, მათ შორის ურთიერთქმედება შეიძლება არ მოხდეს, მაგალითად

ასე რომ, შეჯამებისთვის, ჩვენ აღვნიშნავთ, რომ ქიმიური გარდაქმნებიშეინიშნება, როდესაც ერთ-ერთი შემდეგი პირობა დაკმაყოფილებულია:

• არაელექტროლიტური ფორმირება. წყალს შეუძლია იმოქმედოს როგორც არაელექტროლიტი.
• ნალექის წარმოქმნა.
• გაზის გამოშვება.
• სუსტი ელექტროლიტის წარმოქმნამაგალითად ძმარმჟავას.
• ერთი ან მეტი ელექტრონის გადაცემა.ეს რეალიზდება რედოქს რეაქციებში.
• ერთი ან მეტის ფორმირება ან რღვევა.

კატეგორიები,

დააბალანსეთ სრული მოლეკულური განტოლება.იონური განტოლების დაწერამდე, ორიგინალური მოლეკულური განტოლება უნდა იყოს დაბალანსებული. ამისათვის საჭიროა ნაერთების წინ შესაბამისი კოეფიციენტების განთავსება, ისე, რომ მარცხენა მხარეს თითოეული ელემენტის ატომების რაოდენობა ტოლი იყოს მათი რიცხვის განტოლების მარჯვენა მხარეს.

• დაწერეთ თითოეული ელემენტის ატომების რაოდენობა განტოლების ორივე მხარეს.
• დაამატეთ კოეფიციენტები ელემენტების წინ (გარდა ჟანგბადისა და წყალბადისა) ისე, რომ თითოეული ელემენტის ატომების რაოდენობა განტოლების მარცხენა და მარჯვენა მხარეს ერთნაირი იყოს.
• დააბალანსეთ წყალბადის ატომები.
• დააბალანსეთ ჟანგბადის ატომები.
• დათვალეთ თითოეული ელემენტის ატომების რაოდენობა განტოლების ორივე მხარეს და დარწმუნდით, რომ ის იგივეა.
• მაგალითად, განტოლების Cr + NiCl 2 --> CrCl 3 + Ni დაბალანსების შემდეგ მივიღებთ 2Cr + 3NiCl 2 --> 2CrCl 3 + 3Ni.

განსაზღვრეთ თითოეული ნივთიერების მდგომარეობა, რომელიც მონაწილეობს რეაქციაში.ეს ხშირად შეიძლება შეფასდეს პრობლემის პირობების მიხედვით. არსებობს გარკვეული წესები, რომლებიც გვეხმარება იმის დადგენაში, თუ რა მდგომარეობაშია ელემენტი ან კავშირი.

დაადგინეთ რომელი ნაერთები იშლება (იყოფა კატიონებად და ანიონებად) ხსნარში.დისოციაციის დროს ნაერთი იშლება დადებით (კატიონად) და უარყოფით (ანიონად) კომპონენტებად. შემდეგ ეს კომპონენტები შევა ქიმიური რეაქციის იონურ განტოლებაში.

გამოთვალეთ თითოეული დისოცირებული იონის მუხტი.გახსოვდეთ, რომ ლითონები ქმნიან დადებითად დამუხტულ კატიონებს, ხოლო არამეტალის ატომები გადაიქცევა უარყოფით ანიონებად. განსაზღვრეთ ელემენტების მუხტები პერიოდული ცხრილის გამოყენებით. ასევე აუცილებელია ნეიტრალურ ნაერთებში ყველა მუხტის დაბალანსება.

გადაწერეთ განტოლება ისე, რომ ყველა ხსნადი ნაერთი იყოფა ცალკეულ იონებად.ყველაფერი, რაც იშლება ან იონიზებს (როგორიცაა ძლიერი მჟავები) გაიყოფა ორ ცალკეულ იონად. ამ შემთხვევაში, ნივთიერება დარჩება გახსნილ მდგომარეობაში ( rr). შეამოწმეთ, რომ განტოლება დაბალანსებულია.

• მყარი, სითხეები, აირები, სუსტი მჟავები და დაბალი ხსნადობის იონური ნაერთები არ შეცვლიან თავის მდგომარეობას და არ გამოყოფენ იონებად. დატოვე ისინი ისე, როგორც არის.
• მოლეკულური ნაერთები უბრალოდ გაიფანტება ხსნარში და მათი მდგომარეობა შეიცვლება დაშლილ მდგომარეობაში ( rr). არსებობს სამი მოლეკულური ნაერთი, რომელიც არასახელმწიფოში გადავა ( rr), ეს არის CH 4( გ) , C 3 H 8 ( გ) და C8H18( და) .
• განსახილველი რეაქციისთვის სრული იონური განტოლება დაიწერება შემდეგი სახით: 2Cr ( ტელევიზორი) + 3Ni 2+ ( rr) + 6Cl - ( rr) --> 2Cr 3+ ( rr) + 6Cl - ( rr) + 3Ni ( ტელევიზორი) . თუ ქლორი არ არის ნაერთის ნაწილი, ის იშლება ცალკეულ ატომებად, ამიტომ გავამრავლეთ Cl იონების რაოდენობა 6-ზე განტოლების ორივე მხარეს.

შეუთავსეთ იგივე იონები განტოლების მარცხენა და მარჯვენა მხარეს.თქვენ შეგიძლიათ გადაკვეთოთ მხოლოდ ის იონები, რომლებიც სრულიად იდენტურია განტოლების ორივე მხარეს (აქვს იგივე მუხტები, ხელმოწერები და ა.შ.). გადაწერეთ განტოლება ამ იონების გარეშე.

• ჩვენს მაგალითში, განტოლების ორივე მხარე შეიცავს 6 Cl - იონს, რომელთა გადაკვეთა შესაძლებელია. ამრიგად, ჩვენ ვიღებთ მოკლე იონურ განტოლებას: 2Cr ( ტელევიზორი) + 3Ni 2+ ( rr) --> 2Cr 3+ ( rr) + 3Ni ( ტელევიზორი) .
• შეამოწმეთ შედეგი. იონური განტოლების მარცხენა და მარჯვენა მხარეს ჯამური მუხტები ტოლი უნდა იყოს.

როდესაც რომელიმე ძლიერი მჟავა ანეიტრალებს რაიმე ძლიერ ფუძეს, წარმოქმნილი წყლის თითოეული მოლისთვის, დაახლოებით სითბო გამოიყოფა:

ეს იმაზე მეტყველებს, რომ ასეთი რეაქციები მცირდება ერთ პროცესზე. ამ პროცესის განტოლებას მივიღებთ, თუ უფრო დეტალურად განვიხილავთ მოცემულ ერთ-ერთ რეაქციას, მაგალითად, პირველს. გადავიწეროთ მისი განტოლება, დავწეროთ ძლიერი ელექტროლიტები იონურ ფორმაში, რადგან ისინი ხსნარში არსებობენ იონების სახით, ხოლო სუსტი ელექტროლიტები მოლეკულური ფორმით, რადგან ისინი ხსნარში ძირითადად მოლეკულების სახით არიან (წყალი ძალიან სუსტი ელექტროლიტია, იხ. § 90):

მიღებული განტოლების გათვალისწინებით, ჩვენ ვხედავთ, რომ იონები არ განიცდიდნენ ცვლილებებს რეაქციის დროს. ამიტომ, ჩვენ ხელახლა გადავწერთ განტოლებას, ამ იონების აღმოფხვრას განტოლების ორივე მხრიდან. ჩვენ ვიღებთ:

ამგვარად, ნებისმიერი ძლიერი მჟავის ნეიტრალიზაციის რეაქციები ნებისმიერი ძლიერი ფუძით მოდის იმავე პროცესზე - წყალბადის იონებისა და ჰიდროქსიდის იონებისგან წყლის მოლეკულების წარმოქმნაზე. ნათელია, რომ ამ რეაქციების თერმული ეფექტი ასევე უნდა იყოს იგივე.

მკაცრად რომ ვთქვათ, იონებისგან წყლის წარმოქმნის რეაქცია შექცევადია, რაც შეიძლება გამოიხატოს განტოლებით

თუმცა, როგორც ქვემოთ დავინახავთ, წყალი ძალიან სუსტი ელექტროლიტია და იშლება მხოლოდ უმნიშვნელო ზომით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, წონასწორობა წყლის მოლეკულებსა და იონებს შორის ძლიერად გადადის მოლეკულების წარმოქმნისკენ. ამიტომ, პრაქტიკაში, ძლიერი მჟავის ნეიტრალიზაციის რეაქცია ძლიერი ფუძით გრძელდება.

ნებისმიერი ვერცხლის მარილის ხსნარის მარილმჟავასთან ან მისი რომელიმე მარილის ხსნართან შერევისას ყოველთვის წარმოიქმნება ვერცხლის ქლორიდის დამახასიათებელი თეთრი ყველის ნალექი:

ასეთი რეაქციებიც ერთ პროცესზე მოდის. იმისათვის, რომ მივიღოთ მისი იონურ-მოლეკულური განტოლება, ჩვენ გადავწერთ, მაგალითად, პირველი რეაქციის განტოლებას, ვწერთ ძლიერ ელექტროლიტებს, როგორც წინა მაგალითში, იონურ ფორმაში და ნალექში არსებულ ნივთიერებას მოლეკულური სახით:

როგორც ჩანს, რეაქციის დროს იონები არ განიცდიან ცვლილებებს. ამიტომ, ჩვენ გამოვრიცხავთ მათ და ხელახლა ვწერთ განტოლებას:

ეს არის განსახილველი პროცესის იონ-მოლეკულური განტოლება.

აქვე უნდა გავითვალისწინოთ, რომ ვერცხლის ქლორიდის ნალექი წონასწორობაშია ხსნარში არსებულ იოებთან, ასე რომ ბოლო განტოლებით გამოხატული პროცესი შექცევადია:

თუმცა, ვერცხლის ქლორიდის დაბალი ხსნადობის გამო, ეს წონასწორობა ძალიან ძლიერად არის გადატანილი მარჯვნივ. აქედან გამომდინარე, შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ იონების წარმოქმნის რეაქცია თითქმის დასრულებულია.

ნალექის წარმოქმნა ყოველთვის შეინიშნება, როდესაც ერთ ხსნარში არის მნიშვნელოვანი კონცენტრაცია და იონები. ამიტომ, ვერცხლის იონების დახმარებით შესაძლებელია ხსნარში იონების არსებობის და, პირიქით, ქლორიდის იონების - ვერცხლის იონების არსებობა; იონს შეუძლია იონზე რეაქციის როლი შეასრულოს, იონი კი იონზე რეაქტორად.

მომავალში ჩვენ ფართოდ გამოვიყენებთ განტოლებების ჩაწერის იონურ-მოლეკულურ ფორმას ელექტროლიტებთან დაკავშირებული რეაქციებისთვის.

იონ-მოლეკულური განტოლებების შესაქმნელად, თქვენ უნდა იცოდეთ რომელი მარილებია წყალში ხსნადი და რომელი პრაქტიკულად უხსნადი. წყალში ყველაზე მნიშვნელოვანი მარილების ხსნადობის ზოგადი მახასიათებლები მოცემულია ცხრილში. 15.

ცხრილი 15. წყალში ყველაზე მნიშვნელოვანი მარილების ხსნადობა

იონურ-მოლეკულური განტოლებები გვეხმარება ელექტროლიტებს შორის რეაქციების მახასიათებლების გაგებაში. მოდით განვიხილოთ, როგორც მაგალითი, რამდენიმე რეაქცია, რომელიც ხდება სუსტი მჟავებისა და ფუძეების მონაწილეობით.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ნებისმიერი ძლიერი მჟავის ნეიტრალიზაციას ნებისმიერი ძლიერი ფუძით ახლავს იგივე თერმული ეფექტი, ვინაიდან საქმე ეხება იმავე პროცესს - წყალბადის იონებისა და ჰიდროქსიდის იონების წყლის მოლეკულების წარმოქმნას.

თუმცა ძლიერი მჟავის სუსტი ფუძით ან სუსტი მჟავის ძლიერი ან სუსტი ფუძით ნეიტრალიზაციისას თერმული ეფექტი განსხვავებულია. დავწეროთ იონ-მოლეკულური განტოლებები ასეთი რეაქციებისთვის.

სუსტი მჟავის (ძმარმჟავას) ნეიტრალიზაცია ძლიერი ფუძით (ნატრიუმის ჰიდროქსიდი):

აქ ძლიერი ელექტროლიტებია ნატრიუმის ჰიდროქსიდი და მიღებული მარილი, ხოლო სუსტი ელექტროლიტებია მჟავა და წყალი:

როგორც ჩანს, მხოლოდ ნატრიუმის იონები არ განიცდიან ცვლილებებს რეაქციის დროს. ამრიგად, იონ-მოლეკულურ განტოლებას აქვს ფორმა:

ძლიერი მჟავის (აზოტის) ნეიტრალიზაცია სუსტი ფუძით (ამონიუმის ჰიდროქსიდი):

აქ უნდა დავწეროთ მჟავა და მიღებული მარილი იონების სახით, ხოლო ამონიუმის ჰიდროქსიდი და წყალი მოლეკულების სახით:

იონები არ განიცდიან ცვლილებებს. მათი გამოტოვებით ვიღებთ იონურ-მოლეკულურ განტოლებას:

სუსტი მჟავის (ძმარმჟავას) ნეიტრალიზაცია სუსტი ფუძით (ამონიუმის ჰიდროქსიდი):

ამ რეაქციაში, ყველა ნივთიერება გარდა წარმოქმნილი არის სუსტი ელექტროლიტები. ამრიგად, განტოლების იონ-მოლეკულური ფორმა ასე გამოიყურება:

მიღებული იონ-მოლეკულური განტოლებების ერთმანეთთან შედარებისას ვხედავთ, რომ ისინი ყველა განსხვავებულია. აქედან გამომდინარე, ცხადია, რომ განხილული რეაქციების სიცხეები ასევე განსხვავებულია.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ძლიერი მჟავების ნეიტრალიზაციის რეაქციები ძლიერი ბაზებით, რომლის დროსაც წყალბადის იონები და ჰიდროქსიდის იონები ერწყმის წყლის მოლეკულას, თითქმის დასრულებამდე მიდის. ნეიტრალიზაციის რეაქციები, რომელშიც მინიმუმ ერთი საწყისი ნივთიერება არის სუსტი ელექტროლიტი და რომელშიც სუსტად ასოცირებული ნივთიერებების მოლეკულები იმყოფება იონ-მოლეკულური განტოლების არა მხოლოდ მარჯვენა, არამედ მარცხენა მხარესაც, არ სრულდება. .

ისინი მიაღწევენ წონასწორობის მდგომარეობას, რომელშიც მარილი თანაარსებობს მჟავასთან და ფუძესთან, საიდანაც იგი წარმოიქმნა. ამიტომ უფრო სწორია ისეთი რეაქციების განტოლებების დაწერა, როგორც შექცევადი რეაქციები.

1. ჩაწერეთ იმ ნივთიერებების ფორმულები, რომლებმაც მოახდინეს რეაქცია, დააყენეთ ტოლობის ნიშანი და ჩამოწერეთ წარმოქმნილი ნივთიერებების ფორმულები. კოეფიციენტები დადგენილია.

2. ხსნადობის ცხრილის გამოყენებით იონური ფორმით ჩაწერეთ ხსნადობის ცხრილში ასო „P“ (ძალიან ხსნადი) ნივთიერებების (მარილები, მჟავები, ფუძეები) ფორმულები, გარდა კალციუმის ჰიდროქსიდისა, რომელიც მიუხედავად იმისა, რომ მითითებულია ასო "M"-ით, მიუხედავად ამისა, წყალხსნარში ის კარგად იშლება იონებად.

3. უნდა გვახსოვდეს, რომ ლითონები, ლითონებისა და არალითონების ოქსიდები, წყალი, აირისებრი ნივთიერებები და წყალში უხსნადი ნაერთები, რომლებიც მითითებულია ხსნადობის ცხრილში ასო „H“ არ იშლება იონებად. ამ ნივთიერებების ფორმულები იწერება მოლეკულური ფორმით. მიიღება სრული იონური განტოლება.

4. შემოკლებით იდენტური იონები ტოლობის ნიშნის წინ და შემდეგ განტოლებაში. მიღებულია შემოკლებული იონური განტოლება.

5. გახსოვდეთ!

P - ხსნადი ნივთიერება;

M - ოდნავ ხსნადი ნივთიერება;

TP - ხსნადობის ცხრილი.

იონგაცვლის რეაქციების შედგენის ალგორითმი (IER)

მოლეკულური, სრული და მოკლე იონური ფორმით

იონგაცვლის რეაქციების შედგენის მაგალითები

1. თუ რეაქციის შედეგად გამოიყოფა დაბალი დისოციაციური (ppm) ნივთიერება – წყალი.

ამ შემთხვევაში სრული იონური განტოლება იგივეა, რაც შემოკლებული იონური განტოლება.

2. თუ რეაქციის შედეგად გამოიყოფა წყალში უხსნადი ნივთიერება.

ამ შემთხვევაში, რეაქციის სრული იონური განტოლება ემთხვევა შემოკლებულს. ეს რეაქცია სრულდება, რასაც მოწმობს ერთდროულად ორი ფაქტი: წყალში უხსნადი ნივთიერების წარმოქმნა და წყლის გამოყოფა.

3. თუ რეაქციის შედეგად გამოიყოფა აირისებრი ნივთიერება.

დაასრულეთ დავალებები თემაზე "იონის გაცვლის რეაქციები"

დავალება No1.
განსაზღვრეთ შესაძლებელია თუ არა ურთიერთქმედება შემდეგი ნივთიერებების ხსნარებს შორის, ჩამოწერეთ რეაქციები მოლეკულური, სრული, მოკლე იონური ფორმით:
კალიუმის ჰიდროქსიდი და ამონიუმის ქლორიდი.

გამოსავალი

ჩვენ ვადგენთ ნივთიერებების ქიმიურ ფორმულებს მათი სახელებით, ვალენტურების გამოყენებით და ვწერთ RIO მოლეკულურ ფორმაში (ჩვენ ვამოწმებთ ნივთიერებების ხსნადობას TR-ის გამოყენებით):

KOH + NH4 Cl = KCl + NH4 OH

ვინაიდან NH4 OH არის არასტაბილური ნივთიერება და იშლება წყალში და NH3 გაზად, RIO განტოლება მიიღებს საბოლოო ფორმას.

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

ჩვენ ვადგენთ RIO-ს სრულ იონურ განტოლებას TR-ის გამოყენებით (არ დაგავიწყდეთ იონის მუხტის ჩაწერა ზედა მარჯვენა კუთხეში):

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

ჩვენ ვქმნით მოკლე იონურ განტოლებას RIO-სთვის, ვკვეთთ იდენტურ იონებს რეაქციამდე და მის შემდეგ:

ოჰ - + NH 4 + = NH 3 + H2O

ჩვენ ვასკვნით:
შეიძლება მოხდეს შემდეგი ნივთიერებების ხსნარებს შორის ურთიერთქმედება, რადგან ამ RIO-ს პროდუქტებია გაზი (NH3) და ცუდად დისოციაციური ნივთიერება წყალი (H2O).

დავალება No2

დიაგრამა მოცემულია:

2სთ + + CO 3 2- = ჰ2 O+CO2

შეარჩიეთ ნივთიერებები, რომელთა ურთიერთქმედება წყალხსნარებში გამოიხატება შემდეგი შემოკლებული განტოლებით. დაწერეთ შესაბამისი მოლეკულური და ჯამური იონური განტოლებები.

TR-ის გამოყენებით ვირჩევთ რეაგენტებს - წყალში ხსნად ნივთიერებებს, რომლებიც შეიცავს 2H იონებს + და CO3 2- .

მაგალითად, მჟავა - H 3 P.O.4 (p) და მარილი -K2 CO3 (გვ).

ჩვენ ვადგენთ RIO-ს მოლეკულურ განტოლებას:

2სთ 3 P.O.4 (p) +3 კ2 CO3 (p) -> 2K3 P.O.4 (p) + 3H2 CO3 (p)

ვინაიდან ნახშირმჟავა არასტაბილური ნივთიერებაა, ის იშლება ნახშირორჟანგად CO 2 და წყალი H2 O, განტოლება მიიღებს საბოლოო ფორმას:

2სთ 3 P.O.4 (p) +3 კ2 CO3 (p) -> 2K3 P.O.4 (p) + 3CO2 + 3 სთ2 ო

ჩვენ ვადგენთ RIO-ს სრულ იონურ განტოლებას:

6სთ + +2PO4 3- +6K+ + 3 CO3 2- -> 6K+ +2PO4 3- + 3 CO2 + 3 სთ2 ო

მოდით შევქმნათ მოკლე იონური განტოლება RIO-სთვის:

6სთ + +3 CO3 2- = 3 CO2 + 3 სთ2 ო

2სთ + + CO3 2- = CO2 +H2 ო

ჩვენ ვასკვნით:

საბოლოოდ მივიღეთ სასურველი შემოკლებული იონური განტოლება, შესაბამისად დავალება სწორად შესრულდა.

დავალება No3

ჩაწერეთ ნატრიუმის ოქსიდსა და ფოსფორის მჟავას შორის გაცვლითი რეაქცია მოლეკულური, მთლიანი და მოკლე იონური ფორმით.

1. ფორმულების შედგენისას ვადგენთ მოლეკულურ განტოლებას, ვითვალისწინებთ ვალენტობებს (იხ. TR)

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

სადაც ne არის არაელექტროლიტი, არ იშლება იონებად,
MD არის დაბალი დისოციაციური ნივთიერება, ჩვენ არ შეგვიძლია მისი დაშლა იონებად, წყალი არის რეაქციის შეუქცევადობის ნიშანი.

2. ჩვენ ვადგენთ სრულ იონურ განტოლებას:

3 Na 2 O+6H+ +2PO4 3- -> 6 Na+ +2PO 4 3- + 3 სთ2 ო

3. ვამცირებთ იდენტურ იონებს და ვიღებთ მოკლე იონურ განტოლებას:

3 Na 2 O+6H+ -> 6 Na+ + 3 სთ2 ო
ვამცირებთ კოეფიციენტებს სამით და ვიღებთ:
ნა2 O+2H+ -> 2Na+ +H2 ო

ეს რეაქცია შეუქცევადია, ე.ი. მიდის ბოლომდე, ვინაიდან პროდუქტებში წარმოიქმნება დაბალი დისოციაციური ნივთიერება წყალი.

ამოცანები დამოუკიდებელი მუშაობისთვის

დავალება No1

რეაქცია ნატრიუმის კარბონატსა და გოგირდმჟავას შორის

დაწერეთ განტოლება ნატრიუმის კარბონატის იონგაცვლის რეაქციისთვის გოგირდმჟავასთან მოლეკულური, მთლიანი და მოკლე იონური ფორმით.

დავალება No2

ZnF 2 + Ca(OH)2 ->
კ2 S+H3 P.O.4 ->

დავალება No3

შეამოწმეთ შემდეგი ექსპერიმენტი

ბარიუმის სულფატის ნალექი

დაწერეთ ბარიუმის ქლორიდის იონგაცვლის რეაქციის განტოლება მაგნიუმის სულფატთან მოლეკულური, მთლიანი და მოკლე იონური ფორმით.

დავალება No4

შეავსეთ რეაქციის განტოლებები მოლეკულური, სრული და მოკლე იონური ფორმით:

Hg (NO 3 ) 2 +ნა2 S ->
კ2 ასე რომ3 + HCl ->

დავალების შესრულებისას გამოიყენეთ წყალში ნივთიერებების ხსნადობის ცხრილი. გაითვალისწინეთ გამონაკლისები!

საკმაოდ ხშირად სკოლის მოსწავლეებს და სტუდენტებს უწევთ შედგენა ე.წ. იონური რეაქციის განტოლებები. კერძოდ, ამ თემას ეძღვნება ქიმიის ერთიან სახელმწიფო გამოცდაზე შემოთავაზებული 31-ე დავალება. ამ სტატიაში დეტალურად განვიხილავთ მოკლე და სრული იონური განტოლებების ჩაწერის ალგორითმს და გავაანალიზებთ სხვადასხვა დონის სირთულის მრავალ მაგალითს.

რატომ არის საჭირო იონური განტოლებები?

შეგახსენებთ, რომ როდესაც ბევრი ნივთიერება იხსნება წყალში (და არა მარტო წყალში!), ხდება დისოციაციის პროცესი - ნივთიერებები იშლება იონებად. მაგალითად, HCl მოლეკულები წყლის გარემოში იშლება წყალბადის კათიონებად (H +, უფრო ზუსტად, H 3 O +) და ქლორის ანიონებად (Cl -). ნატრიუმის ბრომიდი (NaBr) წყალხსნარში გვხვდება არა მოლეკულების, არამედ ჰიდრატირებული Na + და Br - იონების სახით (სხვათა შორის, მყარი ნატრიუმის ბრომიდი ასევე შეიცავს იონებს).

„ჩვეულებრივი“ (მოლეკულური) განტოლებების წერისას არ ვითვალისწინებთ, რომ მოლეკულები კი არ რეაგირებენ, არამედ იონები. აი, მაგალითად, როგორ გამოიყურება რეაქციის განტოლება მარილმჟავასა და ნატრიუმის ჰიდროქსიდს შორის:

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

რა თქმა უნდა, ეს დიაგრამა არ აღწერს პროცესს მთლიანად სწორად. როგორც უკვე ვთქვით, წყალხსნარში პრაქტიკულად არ არის HCl მოლეკულები, მაგრამ არის H + და Cl - იონები. იგივე ეხება NaOH-ს. უფრო სწორი იქნებოდა შემდეგის დაწერა:

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

ეს არის ის სრული იონური განტოლება. „ვირტუალური“ მოლეკულების ნაცვლად, ჩვენ ვხედავთ ნაწილაკებს, რომლებიც რეალურად არიან ხსნარში (კატიონები და ანიონები). ჩვენ არ შევჩერდებით კითხვაზე, თუ რატომ დავწერეთ H 2 O მოლეკულური ფორმით. ეს ცოტა მოგვიანებით იქნება ახსნილი. როგორც ხედავთ, არაფერია რთული: ჩვენ შევცვალეთ მოლეკულები იონებით, რომლებიც წარმოიქმნება მათი დისოციაციის დროს.

თუმცა, სრული იონური განტოლებაც კი არ არის სრულყოფილი. მართლაც, დააკვირდით: (2) განტოლების მარცხენა და მარჯვენა მხარეები შეიცავს ერთსა და იმავე ნაწილაკებს - Na + კათიონებს და Cl - ანიონებს. ეს იონები არ იცვლება რეაქციის დროს. მაშინ რატომ არის ისინი საჭირო საერთოდ? მოვიშოროთ ისინი და მივიღოთ მოკლე იონური განტოლება:

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

როგორც ხედავთ, ეს ყველაფერი მოდის H + და OH - იონების ურთიერთქმედებით წყლის წარმოქმნასთან (ნეიტრალიზაციის რეაქცია).

ყველა სრული და მოკლე იონური განტოლება ჩაწერილია. ქიმიის ერთიან სახელმწიფო გამოცდაზე 31-ე ამოცანა რომ ამოგვეხსნა, ამისთვის მაქსიმალურ ქულას - 2 ქულას მივიღებდით.

ასე რომ, კიდევ ერთხელ ტერმინოლოგიის შესახებ:

• HCl + NaOH = NaCl + H 2 O - მოლეკულური განტოლება ("ჩვეულებრივი" განტოლება, სქემატურად ასახავს რეაქციის არსს);
• H + + Cl - + Na + + OH - = Na + + Cl - + H 2 O - სრული იონური განტოლება (ხსნარში რეალური ნაწილაკები ჩანს);
• H + + OH - = H 2 O - მოკლე იონური განტოლება (ჩვენ ამოვიღეთ ყველა "ნაგავი" - ნაწილაკები, რომლებიც არ მონაწილეობენ პროცესში).

იონური განტოლებების ჩაწერის ალგორითმი

1. შევქმნათ რეაქციის მოლეკულური განტოლება.
2. ყველა ნაწილაკი, რომელიც შესამჩნევად იშლება ხსნარში, იწერება იონების სახით; ნივთიერებები, რომლებიც არ არის მიდრეკილი დისოციაციისკენ, რჩება "მოლეკულების სახით".
3. განტოლების ორი ნაწილიდან ვხსნით ე.წ. დამკვირვებელი იონები, ანუ ნაწილაკები, რომლებიც არ მონაწილეობენ პროცესში.
4. ვამოწმებთ კოეფიციენტებს და ვიღებთ საბოლოო პასუხს - მოკლე იონურ განტოლებას.

მაგალითი 1. დაწერეთ სრული და მოკლე იონური განტოლებები, რომლებიც აღწერს ბარიუმის ქლორიდის და ნატრიუმის სულფატის წყალხსნარების ურთიერთქმედებას.

გამოსავალი. ჩვენ ვიმოქმედებთ შემოთავაზებული ალგორითმის შესაბამისად. ჯერ შევქმნათ მოლეკულური განტოლება. ბარიუმის ქლორიდი და ნატრიუმის სულფატი ორი მარილია. მოდით გადავხედოთ საცნობარო წიგნის განყოფილებას "არაორგანული ნაერთების თვისებები". ჩვენ ვხედავთ, რომ მარილებს შეუძლიათ ურთიერთქმედება ერთმანეთთან, თუ რეაქციის დროს წარმოიქმნება ნალექი. მოდით შევამოწმოთ:

სავარჯიშო 2. შეავსეთ განტოლებები შემდეგი რეაქციებისთვის:

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 =

სავარჯიშო 3. დაწერეთ რეაქციის მოლეკულური განტოლებები (წყალ ხსნარში): ა) ნატრიუმის კარბონატსა და აზოტის მჟავას, ბ) ნიკელის (II) ქლორიდსა და ნატრიუმის ჰიდროქსიდს, გ) ფოსფორის მჟავას და კალციუმის ჰიდროქსიდს, დ) ვერცხლის ნიტრატს და კალიუმის ქლორიდს, ე. ) ფოსფორის ოქსიდი (V) და კალიუმის ჰიდროქსიდი.

გულწრფელად ვიმედოვნებ, რომ ამ სამი ამოცანის შესრულებისას პრობლემები არ შეგექმნებათ. თუ ეს ასე არ არის, თქვენ უნდა დაუბრუნდეთ თემას "არაორგანული ნაერთების ძირითადი კლასების ქიმიური თვისებები".

როგორ გადავაქციოთ მოლეკულური განტოლება სრულ იონურ განტოლებად

გართობა იწყება. ჩვენ უნდა გვესმოდეს, რომელი ნივთიერებები უნდა დაიწეროს იონებად და რომელი უნდა დარჩეს „მოლეკულურ ფორმაში“. მოგიწევთ გახსოვდეთ შემდეგი.

იონების სახით ჩაწერეთ:

• ხსნადი მარილები (ხაზს ვუსვამ, მხოლოდ წყალში ძალიან ხსნადი მარილები);
• ტუტეები (შეგახსენებთ, რომ ტუტე არის წყალში ხსნადი ფუძეები, მაგრამ არა NH 4 OH);
• ძლიერი მჟავები (H 2 SO 4, HNO 3, HCl, HBr, HI, HClO 4, HClO 3, H 2 SeO 4, ...).

როგორც ხედავთ, ამ სიის დამახსოვრება სულაც არ არის რთული: მასში შედის ძლიერი მჟავები და ფუძეები და ყველა ხსნადი მარილი. სხვათა შორის, განსაკუთრებით ყურადღებიანი ახალგაზრდა ქიმიკოსებისთვის, რომლებიც შეიძლება აღშფოთებულნი იყვნენ იმით, რომ ძლიერი ელექტროლიტები (უხსნადი მარილები) არ შედის ამ სიაში, შემიძლია გითხრათ შემდეგი: ამ სიაში უხსნადი მარილების არ ჩართვა საერთოდ არ უარყოფს ფაქტია, რომ ისინი ძლიერი ელექტროლიტებია.

ყველა სხვა ნივთიერება უნდა იყოს წარმოდგენილი იონურ განტოლებებში მოლეკულების სახით. იმ მომთხოვნი მკითხველებისთვის, რომლებიც არ კმაყოფილდებიან ბუნდოვანი ტერმინით „ყველა სხვა ნივთიერება“ და ვინც ცნობილი ფილმის გმირის მაგალითზე ითხოვს „სრული სიის გამოცხადებას“, ვაძლევ შემდეგ ინფორმაციას.

მოლეკულების სახით ჩაწერეთ:

• ყველა უხსნადი მარილი;
• ყველა სუსტი ფუძე (უხსნადი ჰიდროქსიდების, NH 4 OH და მსგავსი ნივთიერებების ჩათვლით);
• ყველა სუსტი მჟავა (H 2 CO 3, HNO 2, H 2 S, H 2 SiO 3, HCN, HClO, თითქმის ყველა ორგანული მჟავა...);
• ზოგადად ყველა სუსტი ელექტროლიტი (წყლის ჩათვლით!!!);
• ოქსიდები (ყველა ტიპის);
• ყველა აირისებრი ნაერთები (კერძოდ, H 2, CO 2, SO 2, H 2 S, CO);
• მარტივი ნივთიერებები (ლითონები და არალითონები);
• თითქმის ყველა ორგანული ნაერთი (გარდა ორგანული მჟავების წყალში ხსნადი მარილებისა).

ფუ, ეტყობა არაფერი დამვიწყებია! მიუხედავად იმისა, რომ უფრო ადვილია, ჩემი აზრით, გავიხსენოთ სია No 1. ფუნდამენტურად მნიშვნელოვანი რამ სიაში No2, მე კიდევ ერთხელ აღვნიშნავ წყალს.

ვივარჯიშოთ!

მაგალითი 2. დაწერეთ სრული იონური განტოლება, რომელიც აღწერს სპილენძის (II) ჰიდროქსიდის და მარილმჟავას ურთიერთქმედებას.

გამოსავალი. დავიწყოთ, ბუნებრივია, მოლეკულური განტოლებით. სპილენძის (II) ჰიდროქსიდი არის უხსნადი ბაზა. ყველა უხსნადი ფუძე რეაგირებს ძლიერ მჟავებთან და ქმნის მარილს და წყალს:

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

ახლა გავარკვიოთ, რომელი ნივთიერებები უნდა ჩაიწეროს იონებად და რომელი მოლეკულებად. ზემოთ ჩამოთვლილი სიები დაგვეხმარება. სპილენძის (II) ჰიდროქსიდი არის უხსნადი ბაზა (იხ. ხსნადობის ცხრილი), სუსტი ელექტროლიტი. უხსნადი ფუძეები იწერება მოლეკულური ფორმით. HCl არის ძლიერი მჟავა ხსნარში, ის თითქმის მთლიანად იშლება იონებად. CuCl 2 არის ხსნადი მარილი. ჩვენ ვწერთ იონური ფორმით. წყალი - მხოლოდ მოლეკულების სახით! ჩვენ ვიღებთ სრულ იონურ განტოლებას:

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

მაგალითი 3. დაწერეთ სრული იონური განტოლება ნახშირორჟანგის რეაქციისთვის NaOH-ის წყალხსნართან.

გამოსავალი. ნახშირორჟანგი ტიპიური მჟავე ოქსიდია, NaOH არის ტუტე. როდესაც მჟავე ოქსიდები ურთიერთქმედებენ ტუტეების წყალხსნარებთან, წარმოიქმნება მარილი და წყალი. მოდით შევქმნათ მოლეკულური განტოლება რეაქციისთვის (არ დაივიწყოთ კოეფიციენტების შესახებ, სხვათა შორის):

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

CO 2 - ოქსიდი, აირისებრი ნაერთი; მოლეკულური ფორმის შენარჩუნება. NaOH - ძლიერი ფუძე (ტუტე); ჩვენ ვწერთ მას იონების სახით. Na 2 CO 3 - ხსნადი მარილი; ვწერთ იონების სახით. წყალი სუსტი ელექტროლიტია და პრაქტიკულად არ იშლება; დატოვე მოლეკულური სახით. ჩვენ ვიღებთ შემდეგს:

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

მაგალითი 4. ნატრიუმის სულფიდი წყალხსნარში რეაგირებს თუთიის ქლორიდთან და წარმოქმნის ნალექს. დაწერეთ სრული იონური განტოლება ამ რეაქციისთვის.

გამოსავალი. ნატრიუმის სულფიდი და თუთიის ქლორიდი მარილებია. როდესაც ეს მარილები ურთიერთქმედებენ, თუთიის სულფიდის ნალექი გროვდება:

Na 2 S + ZnCl 2 = ZnS↓ + 2NaCl.

მე მაშინვე ჩამოვწერ სრულ იონურ განტოლებას და თქვენ თვითონ გაანალიზებთ:

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

გთავაზობთ რამდენიმე დავალებას დამოუკიდებელი მუშაობისთვის და მოკლე ტესტისთვის.

სავარჯიშო 4. დაწერეთ მოლეკულური და სრული იონური განტოლებები შემდეგი რეაქციებისთვის:

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

სავარჯიშო 5. დაწერეთ სრული იონური განტოლებები, რომლებიც აღწერს ურთიერთქმედებას: ა) აზოტის ოქსიდის (V) ბარიუმის ჰიდროქსიდის წყალხსნართან, ბ) ცეზიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარის ჰიდროიოდმჟავასთან, გ) სპილენძის სულფატის და კალიუმის სულფიდის წყალხსნარებს, დ) კალციუმის ჰიდროქსიდს. და რკინის ნიტრატის წყალხსნარი (III).