ПОСІБНИК З ХІМІЇ ДЛЯ ВСТУПНИКІВ ДО ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ

Частина І. ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ

Розділ 5. РОЗЧИНИ.ТЕОРІЯ ЕЛЕКТРОЛІТИЧНОЇ ДИСОЦІАЦІЇ

§ 5.11. Реакції іонного обміну

Згідно з теорією електролітичної дисоціації всі реакції у водних розчинах електролітів є реакціями між іонами. Вони називаються іонними реакціями, а рівняння цих реакцій — іонними рівняннями. Вони простіші, ніж рівняння реакцій, записаних у молекулярній формі, і мають загальніший характер.

При складанні іонних рівнянь реакцій слід керуватися тим, що речовини малодисоційовані, малорозчинні (ті, що випадають в осад) і газуваті записуються в молекулярній формі. Знак 4, який стоїть біля формули речовини, означає, що ця речовина виходить зі сфери реакції у вигляді осаду, знак Т означає, що речовина видаляється зі сфери реакції у вигляді газу. Сильні електроліти, як повністю дисоційовані, записують у вигляді іонів. Сума електричних зарядів у лівій частині рівняння має дорівнювати сумі електричних зарядів у правій частині.

Щоб закріпити ці положення, розглянемо два приклади.

Приклад 1. Напишіть рівняння реакцій між розчинами хлориду феруму(III) й гідроксиду натрію в молекулярній та іонній формах.

Розіб’ємо розв’язання задачі на чотири етапи.

1. Запишемо рівняння реакції в молекулярній формі:

FeCl₃ + 3NaOH = Fe(OH)₃ + 3NaCl.

2. Перепишемо це рівняння, зобразивши речовини, що добре дисоціюють, у вигляді іонів, а ті, що виходять зі сфери реакції, — у вигляді молекул:

Fe³⁺ + 3Сl^- + 3Na⁺ + ЗОН^- = Fe(OH)₃ ↓+ 3Na⁺ + 3Cl^- . Це іонне рівняння реакції.

3. Виключимо з обох частин іонного рівняння однакові іони, тобто іони, які не беруть участі в реакції (вони підкреслені):

4. Запишемо рівняння реакції в остаточному вигляді:

Fe³⁺ + ЗОН^- = Fe(OH)₃ ↓.

Це скорочене іонне рівняння реакції. Як виднoз цього рівняння, суть реакції зводиться до взаємодії іонів Fe₃⁺ і ОН^- , внаслідок чого утворюється осад Fe(OH)₃. При цьому зовсім не має значення, до складу яких електролітів входили ці іони до їх взаємодії.

Приклад 2. Напишіть рівняння реакцій між розчинами хлориду калію і нітрату натрію.

Оскільки продукти взаємодії добре розчинні у воді і не виходять зі сфери реакції, то дана реакція оборотна.

Як і в прикладі 1, записуємо за етапами:

1. КСl + NaNO₃ ⇆ KNO₃ + NaCl.

2. К⁺ + Сl^- + Na⁺ + N)₃^- ⇆ К⁺ + N)₃^- + Na⁺ + Сl^-.

Рівняння для наступних етапів написати не можна, оскільки з погляду теорії електролітичної дисоціації реакція не відбувається. Однак якщо випарювати цей розчин, то виникатимуть нові хімічні зв’язки між іонами й утвориться суміш чотирьох солей: КСl, NaNO₃, NaCl, KNO₃.

Іонними рівняннями можна зображувати будь-які реакції, що відбуваються в розчинах між електролітами. Якщо під час таких реакцій заряди іонів не змінюються (не змінюється ступінь окиснення), то вони називаються іонообмінними.