4.7 Направление реакций обмена в растворах электролитов

Реакции обмена – это реакции, которые идут без изменения степени окисления элементов. Цель любого химического процесса – получить новое вещество, которое можно выделить из реакционной системы. В растворах электролитов химические реакции протекают между ионами. Если в реакции участвует слабый электролит, основная масса которого находится в молекулярной форме, то при протекании реакции происходит смещение диссоциации слабого электролита в сторону ионной формы.

Любое взаимодействие между электролитами – это взаимодействие между противоположно заряженными ионами. Такие реакции называются ионными реакциями, а уравнения этих реакций записываются в виде молекулярных, полных ионных и сокращенных (кратких) ионных уравнений. В ионных уравнениях слабые электролиты (осадок, газ и малодиссоциирующие (слабые) соединения) всегда записывают в молекулярной форме.

Реакции обмена в растворах электролитов протекают в направлении образования слабого или более слабого электролита. Количественной оценкой «слабости» электролита являются константа диссоциации - К_дис, растворимость (Р) или произведение растворимости (ПР) труднорастворимых электролитов, константа нестойкости (диссоциации) комплексного иона и др константы, о которых еще будет сказано ниже. Необратимые реакции обмена в растворах электролитов можно разделить на три типа:

1. сильный электролит + сильный электролит = сильный электролит + слабый электролит,

ионная форма ионная форма ионная форма молекулярная форма

2. сильный электролит + слабый электролит = сильный электролит + слабый электролит,

ионная форма молекулярная форма ионная форма молекулярная форма

3. слабый электролит + слабый электролит = сильный электролит + слабый электролит.

молекулярная форма молекулярная форма ионная форма молекулярная форма

Приведем пример составления уравнений реакций обмена (1 тип):

NaC1 + АgNО₃ ↔ АgСl + NаNО₃ - молекулярное уравнение

соль (Р) соль (Р) соль (Н) соль (Р)

электролит сильный сильный слабый сильный

состояние в растворе ионное ионное молек-ное ионное

Na⁺ + C1^- + Аg⁺ + NО₃^- ↔ АgСl + Nа⁺ NО₃^- полное ионно - молекулярное

Аg⁺ + С1‾ ↔ АgСl сокращенное ионное

Сокращенное ионное уравнение отражает суть химических превращений в растворе. Для приведенного примера, сокращенное уравнение показывает, что в реакции только ионы Аg⁺ и С1‾ изменили свое состояние – из ионного состояния в исходном растворе (АgNО₃, NaC1) перешли в молекулярное (АgСl). Кроме того, сокращенное уравнение говорит, что при взаимодействии любого сильного электролита, содержащего катион Аg⁺ с сильным электролитом, содержащим анион CI^- (КCI, CaCI₂, AICI₃ и др.) обязательно выпадет белый творожистый осадок труднорастворимой соли АgCI↓.

Пример 1 Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций обмена между а). карбонатом натрия и сернистой кислотой; б) уксусной кислотой и гидроксидом аммония. Укажите причину необратимости реакции.

Решение: а) Na₂CO₃ + H₂SO₃ ↔ Na₂SO₃ + H₂CO₃ молекулярное

сильный слабый сильный слабый

2Na⁺ + CO₃^2- + H₂SO₃ ↔ 2Na⁺ + SO₃^2- + H₂CO₃ полное ионно - молекулярное

CO₃^2- + H₂SO₃ = SO₃^2- + H₂CO₃ сокращенное ионно – молекулярное.

Реакция необратима, так как Кдис (H₂CO₃ ) < Кдис (H₂SO₃).

б). CH₃COOH + NH₄OH ↔ CH₃COONa + H₂O

слабый слабый сильный слабый

_Кдис=10^-5 К_дис=10^-5 К_дис=10^-16

CH₃COOH + NH₄OH ↔ CH₃COO^- + NH₄⁺ + H₂O сокращенное ионно – молекулярное.

Реакция необратима, так как Кдис (CH₃COOH ) > Кдис (H₂O) и Кдис (NH₄OH) > Кдис (H₂O).

.