Тема уроку
Реакції йонного обміну між електролітами у водних розчинах
Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:
зрозуміти суть перебігу реакцій між електролітами у водних розчинах;
розрізняти молекулярні, повні йонні та скорочені йонні рівняння хімічних реакцій;
складати рівняння реакцій обміну з утворенням осаду в молекулярній та йонній формах;
проводити реакції йонного обміну між розчинами електролітів з утворенням осаду;
за скороченими йонними рівняннями реакцій обміну відтворювати їхні повні йонні та молекулярні рівняння;
удосконалювати уміння користуватись таблицею розчинності для складання йонно-молекулярних рівнянь реакцій.
РЕАКЦІЇ ЙОННОГО ОБМІНУ.
Електроліти в розчині перебувають у дисоційованому стані (у вигляді окремих йонів). Отже, у реакціях обміну електроліти обмінюються йонами.
Реакції обміну між двома електролітами в розчині називають реакціями йонного обміну.
РЕАКЦІЇ ЙОННОГО ОБМІНУ МІЖ ЕЛЕКТРОЛІТАМИ У ВОДНИХ РОЗЧИНАХ, ЩО СУПРОВОДЖУЮТЬСЯ ВИПАДАННЯМ ОСАДУ.
Такі реакції відбуваються з великою швидкістю. Переконаймося в цьому, розглянувши демонстраційний та виконавши лабораторний досліди.
Демонстраційний дослід. У хімічну склянку, на 1/4 наповнену розчином натрій сульфату, доллємо стільки ж розчину барій хлориду (мал. 20).
Мал. 20. Реакція йонного обміну між натрій сульфатом і барій хлоридом
Спостерігаємо, як миттєво утворюється білий осад (у хімії осадом прийнято називати будь-яке помутніння). Невдовзі частинки білого нерозчинного у воді продукту реакції осядуть на дно склянки, а над ним залишиться шар прозорого водного розчину іншого продукту реакції.
Яка речовина випала в осад? Щоб відповісти на це запитання, складемо схему й рівняння проведеної реакції.
Na2SO4 + ВаСl2 → ВаSО4↓ + NaCl (схема реакції)
Перетворимо схему на рівняння:
За таблицею розчинності з’ясуємо, що барій сульфат нерозчинний у воді, а натрій хлорид — розчинний. Отже, осад утворено барій сульфатом. У рівнянні реакції це позначено стрілкою, напрямленою вниз (↓), після формули речовини.
Про те, що реакція відбулася до кінця, її перебіг односторонній (зворотна реакція відбуватися не буде), свідчить утворення осаду. Справді, барій сульфат не взаємодіє з натрій хлоридом.
Щойно ми написали й розглянули молекулярне рівняння реакції обміну між двома електролітами, що дисоціюють і перебувають у водному розчині у вигляді йонів.
• Пригадайте з 8 класу, що однією з умов перебігу хімічних реакцій є утворення осаду.
Молекулярне рівняння реакції йонного обміну — це рівняння, у якому записи, що стосуються складу реагентів і продуктів реакції, зроблено молекулярними формулами.
ЙОННІ РІВНЯННЯ РЕАКЦІЙ. Для хімічних реакцій обміну, що відбуваються в розчині між електролітами, окрім молекулярних рівнянь реакцій, записують ще повні та скорочені йонні рівняння. Повні йонні рівняння складають на основі молекулярних з обов’язковим урахуванням коефіцієнтів. Щоб не помилитися при складанні йонних рівнянь реакцій, слід користуватися таблицею розчинності й не забувати, що в рівняннях реакцій коефіцієнт перед формулою речовини стосується й катіона, й аніона.
Складемо повне йонне рівняння хімічної реакції, що відбулася в ході демонстраційного досліду. Ураховуючи, що в ньому три речовини (натрій сульфат, барій хлорид, натрій хлорид) є електролітами, їх ми маємо записати дисоційованими на йони, а неелектроліт барій сульфат залишити в молекулярній формі.
2Na+ + SO42- + Ва2+ + 2Сl- = BaSO4↓ + 2Na+ + 2Сl-
Зверніть увагу на те, що загальна сума зарядів катіонів до реакції дорівнює загальній сумі зарядів катіонів після реакції. Аніонів до й після реакції також порівну. Це доводить, що після реакції розчин залишається електронейтральним. А ще свідчить про те, що повне йонне рівняння реакції обміну між електролітами ми склали правильно.
Повне йонне рівняння — це рівняння, у якому речовини-електроліти записані не молекулярними формулами, а за допомогою йонів, на які вони дисоціюють.
Продовжимо аналізувати повне йонне рівняння реакції й побачимо, що катіони Натрію Na+ та аніони Хлору Сl- наявні і в правій, і в лівій частині. Скоротимо їх і дістанемо скорочене йонне рівняння.
Ва2+ + SO42- = BaSO4↓
Хоча в повному йонному рівнянні спочатку записано сульфат-аніон SO42-, а після нього катіон Барію Ва2+, загальноприйнято розпочинати запис скорочених йонних рівнянь з катіонів.
Скорочене йонне рівняння — це рівняння, що відображає утворення малодисоційованого чи недисоційованого у воді продукту (продуктів) реакції з йонів, на які реагенти дисоціювали в розчині.
Оскільки скорочене йонне рівняння відображає процес асоціації, то в ньому ставиться знак дорівнює «=».
СКЛАДАННЯ ПОВНОГО ЙОННОГО ТА МОЛЕКУЛЯРНОГО РІВНЯНЬ РЕАКЦІЙ ЙОННОГО ОБМІНУ ЗА СКОРОЧЕНИМ ЙОННИМ. Для відтворення повного йонного та молекулярного рівнянь реакції йонного обміну користуються таблицею розчинності.
Наприклад, маємо скорочене йонне рівняння реакції Ag+ + Сl- = AgCl↓, за яким необхідно скласти одне з можливих повних йонних рівнянь. Для цього в таблиці розчинності знайдемо речовини, що дисоціюють у розчині з утворенням катіона Аргентуму Ag+. Виявляється, що це сіль неорганічної нітратної та сіль органічної етанової (оцтової) кислот. Як варіант оберемо аргентум(І) нітрат AgNO3. За таблицею розчинності з’ясуємо, які розчинні у воді електроліти дисоціюють з утворенням хлорид-аніонів. Такими є майже всі хлориди й хлоридна кислота. Обираємо одну з речовин — алюміній хлорид — і складаємо повне молекулярне рівняння реакції.
3AgNO3+ АlСl3 = 3AgCl↓ + Al(NO3)3
Залишається скласти повне йонне рівняння реакції.
3Ag++ 3Сl- + Аl3+ + 3NO3- = 3AgCl↓ + Al3++ 3NO3-
Перевіримо, чи все правильно виконали. Для цього скоротимо однакові йони у правій і лівій частинах рівняння й одержимо:
3Ag+ + 3Сl- = 3AgCl↓.
Після скорочення всіх коефіцієнтів на 3 одержуємо зазначене в умові скорочене йонне рівняння реакції.
Воно вказує на те, що під час реакції між йонами Аргентуму і Хлору відбулася асоціація, продукт якої нерозчинний у воді, тому випадає в осад.
УТВОРЕННЯ ОСАДУ ЯК УМОВА ПЕРЕБІГУ РЕАКЦІЙ ЙОННОГО ОБМІНУ.
Демонстраційний дослід і розглянутий приклад взаємодії аргентум(І) нітрату з алюміній хлоридом ознайомили вас з однією із умов перебігу реакцій йонного обміну — утворенням осаду.
Утворення осаду є однією з умов перебігу реакцій обміну між розчинами електролітів.
Відтак стає зрозумілим, у чому полягає хімічна суть розглянутих реакцій і чому обидві вони відбулися до кінця.
Д/З Прочитайте уважно матеріал, запишіть в зошит:
Стисло про основне
• Реакції йонного обміну відбуваються між електролітами в розчині.
• Однією з умов перебігу реакцій йонного обміну між розчинами електролітів є випадання осаду.
• Реакцію йонного обміну описують трьома видами рівнянь: молекулярним, повним йонним, скороченим йонним.
• У молекулярному рівнянні записують молекулярні формули речовин.
• У повному йонному рівнянні замість молекулярних формул сильних електролітів пишуть йони, на які речовина дисоціює.
• У лівій частині скороченого йонного рівняння записують йони, з яких унаслідок хімічної реакції утворюється неелектроліт чи малодисоційована речовина, а в правій — її молекулярну формулу.
• Складаючи повні йонні рівняння реакцій обміну між електролітами, наявні в розчині сильні електроліти записують у вигляді йонів, а слабкі — молекулярними формулами.
.png)