10.Химические реакции между электролитами. Ионные уравнения.

Поскольку электролиты в растворах образуют ионы, то для отражения сущности реакций часто используют так называемые ионные уравнения реакций. Написанием ионных уравнений подчеркивается тот факт, что, согласно теории диссоциации, в растворах происходят реакции не между молекулами, а между ионами. В направлении их важное значение имеют природа и прочность химической связи в продуктах реакции.

Реакции обмена происходят при взаимодействии таких ионов, энергия связи между которыми в продукте реакции намного больше, чем сумма энергий их гидратации.

Реакции ионного обмена описываются ионными уравнениями. Труднорастворимые, летучие и малодиссоциированные соединения пишут в молекулярной форме. Если при взаимодействии растворов электролитов не образуется ни одного из указанных видов соединения, это означает, что практически реакции не протекают.

1) Образование труднорастворимых соединений

Например, взаимодействие между карбонатом натрия и хлоридом бария в виде молекулярного уравнения запишется так:

Na₂CO₃+ВаСl₂=BaCO₃+2NaCl или в виде:

2Na⁺+СO₃^2-+Ва²⁺+2Сl^-=BaCO₃+2Na⁺+2Сl^-

Прореагировали только ионы Ва²⁺ и СО₃^2- , состояние остальных ионов не изменилось, поэтому краткое ионное уравнение примет вид:

CO₃^2-+Ba²⁺=BaCO₃

2) Образование летучих веществ

Молекулярное уравнение взаимодействия карбоната кальция и соляной кислоты запишется так:

СаСO₃+2НСl=СаСl₂+Н₂О+CO₂

Один из продуктов реакции — диоксид углерода СО₂ — выделился из сферы реакции в виде газа. Развернутое ионное уравнение имеет вид:

СаСО₃+2Н⁺+2Сl^-= Са²⁺+2Сl^-+Н₂O+CO₂

Результат реакции описывается следующим кратким ионным уравнением:

СаСO₃+2Н⁺=Са²⁺+Н₂О+CO₂

3) Образование малодиссоцированного соединения

Примером такой реакции служит любая реакция нейтрализации, в результате чего образуется вода — малодиссоциированное соединение:

NaOH+НСl=NaCl+Н₂О

Na⁺+ОН^-+Н⁺+Cl^-=Na⁺+Сl^-+Н₂О

ОН^-+Н⁺=Н₂O

Из краткого ионного уравнения следует, что процесс выразился во взаимодействии ионов Н⁺ и ОН^-.

Все три вида реакций идут необратимо, до конца.

4) Образование комплексных соединений (малодиссоциированные комплексные ионы)

CuSO₄ ∙ 5H₂O + 4NH₃ = [Cu(NH₃)₄]SO₄ + 5H₂O

Cu²⁺ + 4NH₃ = [Cu(NH₃)₄]²⁺

Если слить растворы, например, хлорида натрия и нитрата кальция, то, как показывает ионное уравнение, никакой реакции не произойдет, так как не образуется ни осадка, ни газа, ни малодиссоциирующего соединения:

Na⁺+Сl^-+К⁺+NO₃^- = Na⁺+NO₃^- +К⁺+Сl^-

11.Основные положения качественного анализа. Аналитические реакции: специфические, избирательные и групповые. Внешний эффект.

1. Сущность и методы качественного анализа

Основной задачей качественного анализа является установление химического состава, т.е. обнаружение ионов (катионов и анионов), содержащихся в анализируемом веществе.

Химические методы обнаружения и идентификации веществ основаны на проведении аналитических реакций.

Аналитические реакции - качественные реакции, сопровождающиеся видимым изменением:

Образованием или растворением осадка.

Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄↓ (белый кристаллический)

Ba²⁺ + CO₃^2- → BaCO₃↓ (белый кристаллический)

BaSO₄ не растворяется в кислотах, BaCO₃ растворяется в кислотах.

Образованием характерных кристаллов.

Кристаллы CaSO₄⋅2H₂O в виде пучков или звездочек. Кристаллы

натрийуранилацетата CH₃COONa⋅UO₂(CH₃COO)₂ правильной тетраэдрической

или октаэдрической формы.

Появлении или изменении окраски растворов.

Водные растворы солей железа (III) окрашены в желтый цвет. При взаимодействии ионов Fe³⁺ c тиоцианат-ионами раствор приобретает темно-красную окраску:

Fe³⁺ + 3SCN^- → Fe(SCN)₃ (темно-красная)

Выделение газа.

Реакции выделения газов используются для обнаружения анионов летучих и неустойчивых кислот, а также катионов аммония:

NH₄⁺ + OH^- → NH₃↑ + H₂O

В зависимости от избирательности аналитические реакции бывают специфическими, избирательными и групповыми.

1) Специфические реакции позволяют обнаружить только один ион. Например, характерной реакцией на катион Fe⁺² является реакция с красной кровяной солью, так как только с Fe⁺² образует осадок синего цвета.

Специфическая реакция присуща только данному иону и позволяет обнаружить его практически при любых условиях. Такие реакции имеют еще название качественные.

2) Избирательные реакции позволяют обнаружить небольшое количество веществ. Например с помощью КI можно обнаружить ионы Сu²⁺, Ag⁺, Pb²⁺, Hg₂²⁺.

3) Групповые реакции используются в анализе для выделения группы веществ. Такие реакции еще называют общими (селективными).

Например, общей реакцией для анионов Cl^- , I^- , Br^- является реакция их взаимодействия с катионами Ag⁺ , с которыми они образуют осадки AgCl, AgI, AgBr. С помощью общих реакций можно сделать заключение о наличии или отсутствии целой группы ионов, обладающих общими свойствами.