3.2. Ионные уравнения реакций

Согласно теории электролитической диссоциации реакции в водных растворах электролитов являются реакциями между ионами. Реакции между ионами называются ионными реакциями, а уравнения этих реакций – ионными уравнениями. Они проще уравнений в молекулярной форме и имеют общий характер.

При составлении ионных уравнений реакций следует руководствоваться тем, что вещества малодиссоциирующие, малорастворимые (выпадающие в осадок) и газообразные записываются в молекулярной форме. Сильные электролиты, так как они полностью диссоциируют, записывают в виде ионов. Сумма электрических зарядов в левой части уравнения должна быть равна сумме электрических зарядов в правой части.

Напишем уравнение реакции взаимодействия растворов хлорида бария и сульфата натрия в молекулярной, ионной и сокращенной ионной формах. Разобьем решение задачи на три этапа.

1. Запишем уравнение реакции в молекулярной форме:

BaCl₂ + Na₂SO₄ = BaSO₄ + 2NaCl.

2. Перепишем это уравнение, записав хорошо диссоциирующие вещества в виде ионов, а уходящие из сферы реакции – в виде молекул:

Ba²⁺ + 2Cl^- + 2Na⁺ + SO₄^2- = BaSO₄ + 2Na⁺ + 2Cl^-.

3. Исключим из обеих частей равенства одинаковые ионы, т.е. ионы, не участвующие в реакции, и запишем окончательное уравнение реакции:

Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄¯.

Это – сокращенное ионное уравнение реакции. Как видно из этого уравнения, сущность реакции сводится к взаимодействию ионов Ba²⁺ и SO₄^2-, в результате чего образуется осадок BaSO₄. При этом не имеет значения, в состав каких электролитов эти ионы входили до их взаимодействия.

Напишем уравнение реакции между раствором хлорида калия и раствором нитрата натрия в молекулярной и ионной форме. Так как продукты взаимодействия – сильные электролиты и не уходят из сферы реакции, то данная реакция обратима. Ее поэтапное рассмотрение дает:

1. KCl + NaNO₃  KNO₃ + NaCl;

2. K⁺ + Cl^- + Na⁺ + NO₃^-  K⁺ + NO₃^- + Na⁺ + Cl^-.

Уравнение для 3-го этапа написать нельзя. С точки зрения теории электролитической диссоциации реакция не происходит. Однако если выпаривать такой раствор, то будут возникать новые химические связи между ионами и получится смесь четырех солей: KCl, NaNO₃, NaCl, KNO₃.

Ионными уравнениями могут быть описаны любые реакции, протекающие в растворах между электролитами. Если при таких реакциях не происходит изменение заряда ионов (не изменяется степень окисления), то они называются ионообменными. Реакции обмена в растворах электролитов практически необратимо протекают в сторону образования осадков (малорастворимых веществ), газов (легколетучих веществ), слабых электролитов (малодиссоциирующих соединений) и комплексных ионов.

Лабораторная работа № 2. Электролитическая диссоциация

1. Определение реакции среды при помощи индикатора. В пять пробирок поместите по 5 – 7 капель следующих растворов: в 1-ю – раствор соляной кислоты HCl, во 2-ю – раствор серной кислоты H₂SO₄, в 3-ю – раствор азотной кислоты HNO₃, в 4-ю – раствор гидроксида натрия NaOH, в 5-ю – раствор гидроксида аммония NH₄OH. Прибавьте к ним по капле раствора метилоранжа. Укажите цвет раствора в каждой пробирке. Объясните, почему окраска метилоранжа в растворах кислот не совпадает с окраской в растворах оснований. Такой же опыт проделайте с фенолфталеином. Объясните поведение фенолфталеина в растворах кислот и в растворах оснований.