Реакции ионного обмена

Первые химические преобразования, которые мы рассмотрим – это реакции ионного обмена (РИО).

Реакция ионного обмена (РИО) – это реакции, протекающие между растворами электролитов. В хоте этих реакций электролиты обмениваются ионами:

Реакции ионного обмена 1

Почему вдруг электролиты решают обменяться своими ионами? Чтобы это произошло, нужно, чтобы образовался газ, осадок (нерастворимое вещество) или же просто слабый электролит.

Если слить вместе раствор хлорида калия и раствор нитрата серебра:

Реакции ионного обмена 2

В одном растворе одновременно оказываются четыре иона: K+, Cl, Ag+, NO3. Ионы  не могут находиться в одном растворе (см. таблицу растворимости:  AgCl – нерастворимое вещество):

Ag+ + Cl → AgCl↓

Поэтому реакция идет до конца.

Реакции ионного обмена 3

«Обычная» запись уравнения:

Реакции ионного обмена 4

Называется уравнением в молекулярном виде. Так как записываются формулы молекул, не обозначаются взаимодействия ионов.

А вот если мы распишем каждый электролит в ионном виде (что более точно отображает действительность, ведь именно в виде отдельных ионов электролиты существуют в растворе):

Реакции ионного обмена 5

Мы получим полное ионное уравнение. Оно отражает, что происходит с ионами в ходе реакции. Какие ионы объединяются, какие остаются в свободном виде в растворе.

Реакции ионного обмена 6

А если мы запишем отдельно процесс того, как ионы «не ужились» в растворе и объединились:

Реакции ионного обмена 7

А вот если добавить к раствору NaCl раствор CuSO4:

Реакции ионного обмена 8

Нет ионов, которые могут образовать осадок, газ или слабый электролит: ионы остаются неизмененном виде в растворе. Реакция не может пройти до конца.

Всего три условия протекания реакции ионного обмена до конца:

  1. Образование осадка
  2. Выделение газа
  3. Образование слабого электролита

Берем любые два электролита: если соблюдается одно из этих условий – значит реакция между ними протекает.

Разберем примеры.

  1. Образование осадка.

Например, взаимодействие сульфата калия и хлорида бария.

Реакции ионного обмена 9

Реакции ионного обмена 10

  1. Выделение газа.

Газом может быть, например, сульфид водорода (чаще его называют сероводородом) – H2S. Водный раствор этой кислоты вам уже знаком, под названием сероводородная кислота. Когда H2S образуется в результате реакции – то он не успевает растворяться и выделяется в виде газа.

Реакции ионного обмена 11

Реакции ионного обмена 12

  1. Образование слабого электролита.

Ни газ, ни осадок, а просто слабодиссоциирующее вещество – слабый электролит. Таким слабым электролитом может быть слабая кислота или вода.

Реакции ионного обмена 13

Реакции ионного обмена 14

Золотая пятерка неожиданных продуктов.

  1. Гидроксид серебра (AgOH)

Что образуется при взаимодействии нитрата серебра и гидроксида натрия?

Реакции ионного обмена 15

Смотрим в таблицу растворимости: и видим, что гидроксид серебра не существует (прочерк «–» в квадратике)

Реакции ионного обмена 16

Оксид серебра (Ag2O) – это осадок – нерастворимое вещество.

Реакции ионного обмена 17

  1. Гидроксид ртути (II) (Hg(OH)2)

Та же история, что и с гидроксидом серебра.

Реакции ионного обмена 18

Оксид ртути (HgO) – это тоже нерастворимое вещество (осадок).

Разберем, например, взаимодействие гидроксида калия и нитрата ртути (II).

Реакции ионного обмена 19

  1. Гидроксид аммония (NH4OH)

Совру, если скажу, что это соединение не существует. Оно существует, но крайне нестабильно. И тоже разлагается в момент получение на аммиак (NH3) и воду. Аммиак (NH3) – это газ.

Реакции ионного обмена 20

Аммиак образуется при взаимодействии соли аммония с щелочью:

Реакции ионного обмена 21

  1. Угольная кислота (H2CO3)

Та же ситуация, что и с гидроксидом аммония. Эта кислота разлагается моментально на соответствующий кислотный оксид (CO2) и воду. Оксид углерода (IV) CO2 так же называют углекислым газом.

Реакции ионного обмена 22

Разберем взаимодействие карбоната калия и соляной кислоты.

Реакции ионного обмена 23

  1. Сернистая кислота (H2SO3)

Сернистая кислота – это сестра угольной кислоты.

Реакции ионного обмена 24

SO2 – это газ, его называют сернистым (по названию соответствующей кислоты).

Реакции ионного обмена 25

Реакции ионного обмена 26

N.B. При написании реакции ионного обмена придерживайтесь следующих правил:

  1. Всегда сверяйте растворимость солей по таблице (растворимости). Растворимые основания, как говорилось ранее, нужно запомнить. Сильные кислоты – сильные электролиты тоже нужно знать наизусть.
  2. Если образуется малорастворимый продукт (обозначается как «М» в таблице растворимости), то в качестве исходных веществ нужно использовать довольно сильные электролиты, причем в достаточно высокой концентрации.