Ионные реакции в растворах электролитов

Химические реакции осуществляются через столкновения частиц реагирующих веществ. В растворах электролитов этими частицами могут быть как молекулы, так и ионы.

Химическая реакция называется ионной, если в элементарных превращениях участвуют ионы.

Обычное уравнение химической реакции не отражает участия в ней ионов. В действительности под формулами сильных электролитов в растворах подразумеваются ионы:

С учетом этого ионы можно записывать непосредственно в уравнениях реакций. Пример реакции цинка с разными кислотами уже привел нас к выводу, что цинк фактически реагирует с ионами водорода Н⁺ (Н₃0⁺). Можно написать две химические реакции:

Обе кислоты в левой части уравнения и соли в правой части — сильные электролиты. Они присутствуют в растворе в виде ионов. Напишем реакции с учетом диссоциации веществ:

В левой и правой частях уравнений оказались не изменившиеся частицы С1″ и Вг, которые можно сократить, т. е. исключить из уравнений. После этого два разных уравнения переходят в одно:

Мы получили ионное уравнение, выражающее сущность рассмотренных превращений металлического цинка и ионов водорода.

Реакция цинка со слабой уксусной кислотой идет медленнее, так как в ее растворе концентрация ионов Н⁺ приблизительно в 100 раз меньше.

Расходование Н⁺ в реакции с цинком ведет к смещению равновесия диссоциации уксусной кислоты вправо. Умножая второе уравнение на два и складывая оба взаимосвязанных уравнения, получаем суммарное уравнение реакции в ионной форме:

Оказалось, что слабый электролит СН₃СООН в ионном уравнении реакции должен быть записан в молекулярной форме, так как диссоциация кислоты является частью идущего процесса.

Реакции между электролитами в растворах часто приводят к образованию осадков и газов. Твердые и газообразные вещества могут также реагировать с растворами электролитов. Рассмотрим, как пишутся уравнения этих реакций в ионной форме.

Порошок нерастворимого в воде карбоната кальция реагирует с соляной кислотой с выделением углекислого газа, после чего получается бесцветный раствор хлорида кальция:

В этом уравнении исходная соль — электролит, но в кристаллическом состоянии ионы связаны, вследствие чего нет смысла записывать формулу вещества в ионном виде. Углекислый газ не является электролитом, а вода — слабый электролит. Эти два вещества тоже записывают в молекулярной форме. Сильными электролитами в этом растворе оказались только НС1 и СаС1₂:

Исключаем из уравнения не участвовавшие в реакции ионы и пишем его в сокращенной форме:

В виде порошка мы могли бы внести в соляную кислоту и растворимую соль, например карбонат натрия. Сокращенное ионное уравнение было бы написано так же, но потребовалось бы указать, в каком состоянии взяли исходное вещество:

Из рассмотренных примеров вытекают следующие правила написания ионных уравнений реакций.

• 1. В ионной форме записывают сильные электролиты, находящиеся в растворе. Неэлектролиты, слабые электролиты и сильные электролиты в виде кристаллических и газообразных веществ записывают в молекулярной форме.
• 2. Для получения ионного уравнения в сокращенной форме из левой и правой частей уравнения исключают одинаковые ионы как не принимавшие участия в реакции.
• 3. В ионных уравнениях (как полном, так и сокращенном) суммарный заряд частиц слева и справа должен быть одинаков.
• 4. При написании ионных уравнений реакций руководствуются списком сильных и слабых электролитов (см. табл. 13.2) и таблицей растворимости (приложение 4).