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:

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:

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.

«Обычная» запись уравнения:

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):

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

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

А вот если добавить к раствору NaCl раствор CuSO₄:

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.

2. 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.

3. Образование слабого электролита.

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

Золотая пятерка неожиданных продуктов.

1. Гидроксид серебра (AgOH)

Что образуется при взаимодействии нитрата серебра и гидроксида натрия?

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

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

2. Гидроксид ртути (II) (Hg(OH)₂)

Та же история, что и с гидроксидом серебра.

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

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

3. 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.

Аммиак образуется при взаимодействии соли аммония с щелочью:

4. 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.

Разберем взаимодействие карбоната калия и соляной кислоты.

5. Сернистая кислота (H₂SO₃)

Сернистая кислота – это сестра угольной кислоты.

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

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.