H2o สลายตัวเป็นไอออน อย่าเซ็นชื่อสำหรับไอออน

รวมออกไซด์ H 2 O การตกตะกอน (ตารางความสามารถในการละลาย) สารประกอบที่แยกตัวออกอย่างอ่อน: H 2 S; HNO 2, H 2 SO 3 → SO 2 + H 2 O, H 2 CO 3 → CO 2 + H 2 O, NH 4 OH → NH 3 + H 2 O; CH3COOH; HMnO 4 H 2 SiO 3 , H 3 PO 4

ต่อไปนี้มีสถานะออกซิเดชันคงที่:

กลุ่มที่ 1 กลุ่มย่อยหลัก+1, กลุ่มย่อยหลักกลุ่ม II +2, H +, O –2, OH –, Al 3+, Zn 2+

ปฏิกิริยารีดอกซ์(ORR) คือปฏิกิริยาที่องค์ประกอบเปลี่ยนสถานะออกซิเดชัน (CO) เนื่องจากการถ่ายโอนอิเล็กตรอน

อัลกอริทึมสำหรับแก้ปฏิกิริยารีดอกซ์

เราระบุเลขออกซิเดชัน (CO) ของแต่ละองค์ประกอบในปฏิกิริยา

เราพบองค์ประกอบที่เปลี่ยนสถานะออกซิเดชัน

เราเลือกไอออนหรือโมเลกุลที่มีองค์ประกอบที่มีสถานะออกซิเดชันที่เปลี่ยนแปลง

เราลงนามในสารออกซิไดซ์ ซึ่งเป็นสารรีดิวซ์

สภาพแวดล้อมที่เป็นกรด: เพิ่ม nH 2 O โดยที่ขาด O → 2nH +

สภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง: เติม nH 2 O โดยที่ O → 2nOH – มากเกินไป

เราทำให้แต่ละครึ่งปฏิกิริยาเท่ากัน (ด้านซ้ายของครึ่งปฏิกิริยา = ด้านขวา) และจดจำนวนอิเล็กตรอนที่ให้และรับ

เราทำให้จำนวนอิเล็กตรอนที่ยอมรับและกำหนดเท่ากัน โดยตั้งค่าสัมประสิทธิ์ก่อนปฏิกิริยาครึ่งปฏิกิริยา

เราลงนามในกระบวนการออกซิเดชั่นและกระบวนการรีดิวซ์

เราเขียนสมการไอออนิกทั้งหมดโดยคำนึงถึงค่าสัมประสิทธิ์

เราถ่ายโอนค่าสัมประสิทธิ์จากสมการไอออนิกไปยังสมการโมเลกุล และนำเสนอค่าที่คล้ายกัน (ด้านซ้ายของปฏิกิริยา = ด้านขวา)

การกัดกร่อน: ออกซิเดชัน (การทำลาย) ของโลหะภายใต้อิทธิพลของสิ่งแวดล้อม ขั้วบวกจะอยู่ทางซ้ายในชุดแรงดันไฟฟ้าของโลหะ แคโทดอยู่ทางขวา การเคลือบขั้วบวก (ทางซ้ายในชุดแรงดันไฟฟ้า; ดีกว่า,เพราะชั้นบนถูกทำลายไปแล้ว) การเคลือบแคโทด (ทางด้านขวาในชุดแรงดันไฟฟ้า)
สภาพแวดล้อมที่ชื้น สภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง	/A/: Me 0 – nē→Me n + กระบวนการออกซิเดชัน /K/: 1/2O 2 +H 2 O+2ē→2OH - กระบวนการออกซิเดชัน
สภาพแวดล้อมที่เป็นกรด	/К/: 2H + +2ē→H 2 – กระบวนการออกซิเดชัน
โดยใช้ตัวอย่างการกัดกร่อนของ Fe–Cu ก(เฟ): เฟ 0 -2e →เฟ 2+ K(Cu): 1/2O 2 +H 2 O+2e→2OH - – สภาพแวดล้อมที่ชื้น สภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง K(Cu): 2H + +2e→H 2 – ตัวกลางที่เป็นกรด ผลิตภัณฑ์: ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง 4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4 Fe(OH) 3, Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + H 2 O. (สนิม) สินค้าใน สภาพแวดล้อมที่เป็นกรด: FeSO4

http://ru.wikipedia.org/wiki/%DD%EB%E5%EA%F2%F0%EE%EB%E8%E7

ตามกฎของฟาราเดย์: m = EIt/96,500, Q = It, Cl (ปริมาณไฟฟ้าที่ใช้)

โดยที่ m คือมวลของสารออกซิไดซ์หรือลดลงที่อิเล็กโทรด E คือมวลที่เท่ากันของสาร ฉัน – ความแรงปัจจุบัน, A; เสื้อ - ระยะเวลาของกระแสไฟฟ้า, s Ve N 2 = 11.2 ลิตร, Ve O 2 = 5.6 ลิตร

ในการจำกระบวนการแคโทดิกและขั้วบวกในเคมีไฟฟ้า มีกฎช่วยในการจำดังต่อไปนี้:

ที่ขั้วบวก แอนไอออนจะถูกออกซิไดซ์

ที่แคโทด แคโทดจะลดลง

ในบรรทัดแรกคำทั้งหมดขึ้นต้นด้วยเสียงสระในบรรทัดที่สอง - ด้วยพยัญชนะ

หรือง่ายกว่า:

แคโทด - CATIONS (ไอออนที่แคโทด)

ANode - ANions (ไอออนที่ขั้วบวก)

ปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออนคือปฏิกิริยาในสารละลายในน้ำระหว่างอิเล็กโทรไลต์ที่เกิดขึ้นโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงในสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบที่ก่อตัว

เงื่อนไขที่จำเป็นปฏิกิริยาระหว่างอิเล็กโทรไลต์ (เกลือ กรด และเบส) คือการก่อตัวของสารที่แยกตัวออกเล็กน้อย (น้ำ กรดอ่อน แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์) ตะกอนหรือก๊าซ

ลองพิจารณาปฏิกิริยาที่ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของน้ำ ปฏิกิริยาดังกล่าวรวมถึงปฏิกิริยาทั้งหมดระหว่างกรดและเบสใดๆ ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาของกรดไนตริกกับโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์:

HNO 3 + KOH = KNO 3 + H 2 O (1)

วัสดุเริ่มต้นเช่น กรดไนตริกและโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์รวมถึงหนึ่งในผลิตภัณฑ์คือโพแทสเซียมไนเตรตเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่แข็งแกร่งเช่น ในสารละลายที่เป็นน้ำมีอยู่ในรูปของไอออนเกือบทั้งหมดเท่านั้น น้ำที่ได้จะเป็นของอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอเช่น ในทางปฏิบัติไม่สลายตัวเป็นไอออน ดังนั้น สมการข้างต้นจึงสามารถเขียนใหม่ได้แม่นยำมากขึ้นโดยการระบุสถานะที่แท้จริงของสารในสารละลายที่เป็นน้ำ กล่าวคือ ในรูปของไอออน:

H + + NO 3 − + K + + OH − = K + + NO 3 − + H 2 O (2)

ดังที่เห็นได้จากสมการ (2) ทั้งก่อนและหลังปฏิกิริยา มีไอออน NO 3 − และ K + อยู่ในสารละลาย กล่าวอีกนัยหนึ่ง โดยพื้นฐานแล้ว ไนเตรตไอออนและโพแทสเซียมไอออนไม่ได้มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเลย ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นเนื่องจากการรวมกันของอนุภาค H + และ OH เข้ากับโมเลกุลของน้ำ ดังนั้น โดยการดำเนินการลดพีชคณิตของไอออนที่เหมือนกันในสมการ (2):

H + + NO 3 − + K + + OH − = K + + NO 3 − + H 2 O

เราจะได้รับ:

เอช + + OH - = เอช 2 โอ (3)

สมการของรูปแบบ (3) เรียกว่า สมการไอออนิกแบบย่อ, พิมพ์ (2) - สมการไอออนิกที่สมบูรณ์และพิมพ์ (1) - สมการปฏิกิริยาโมเลกุล.

ในความเป็นจริง สมการไอออนิกของปฏิกิริยาสะท้อนถึงแก่นแท้ของมันได้มากที่สุด ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้เกิดขึ้นได้อย่างแน่นอน ควรสังเกตว่าปฏิกิริยาต่างๆ มากมายสามารถสอดคล้องกับสมการไอออนิกแบบย่อเพียงสมการเดียวได้ แน่นอนว่าถ้าเราใช้กรดไนตริกไม่ใช่กรดไฮโดรคลอริกและแทนที่จะใช้โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์เราใช้แบเรียมไฮดรอกไซด์เรามีสมการปฏิกิริยาโมเลกุลดังต่อไปนี้:

2HCl+ Ba(OH) 2 = BaCl 2 + 2H 2 O

กรดไฮโดรคลอริก แบเรียมไฮดรอกไซด์ และแบเรียมคลอไรด์เป็นอิเล็กโทรไลต์เข้มข้น กล่าวคือ มีอยู่ในสารละลายในรูปของไอออนเป็นหลัก ตามที่กล่าวไว้ข้างต้นน้ำเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอซึ่งมีอยู่ในสารละลายเกือบเฉพาะในรูปของโมเลกุลเท่านั้น ดังนั้น, สมการไอออนิกที่สมบูรณ์ปฏิกิริยานี้จะมีลักษณะดังนี้:

2H + + 2Cl − + บา 2+ + 2OH − = บา 2+ + 2Cl − + 2H 2 O

ลองยกเลิกไอออนเดียวกันทางซ้ายและขวาแล้วได้:

2H + + 2OH - = 2H 2 O

เมื่อหารทั้งด้านซ้ายและด้านขวาด้วย 2 เราจะได้:

H + + OH - = H 2 O,

ได้รับ สมการไอออนิกแบบย่อเกิดขึ้นพร้อมกันอย่างสมบูรณ์กับสมการไอออนิกแบบย่อสำหรับปฏิกิริยาของกรดไนตริกและโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์

เมื่อเขียนสมการไอออนิกในรูปของไอออน ให้เขียนเฉพาะสูตร:

1) กรดแก่ (HCl, HBr, HI, H 2 SO 4, HNO 3, HClO 4) (ต้องเรียนรู้รายชื่อกรดแก่!)

2) เบสแก่ (ไฮดรอกไซด์ของโลหะอัลคาไล (ALM) และโลหะอัลคาไลน์เอิร์ท (ALM))

3) เกลือที่ละลายน้ำได้

สูตรเขียนอยู่ในรูปโมเลกุล:

1) น้ำ H 2 O

2) กรดอ่อน (H 2 S, H 2 CO 3, HF, HCN, CH 3 COOH (และอื่น ๆ เกือบทั้งหมดเป็นสารอินทรีย์))

3) เบสอ่อน (NH 4 OH และไฮดรอกไซด์ของโลหะเกือบทั้งหมด ยกเว้นโลหะอัลคาไลและโลหะอัลคาไล

4) เกลือที่ละลายได้เล็กน้อย (↓) (“M” หรือ “H” ในตารางความสามารถในการละลาย)

5) ออกไซด์ (และสารอื่นๆ ที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์)

ลองเขียนสมการระหว่างเหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์กับกรดซัลฟิวริก ในรูปแบบโมเลกุล สมการปฏิสัมพันธ์ของพวกมันเขียนได้ดังนี้:

2เฟ(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = เฟ2 (SO 4) 3 + 6H 2 O

เหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์สอดคล้องกับการกำหนด "H" ในตารางความสามารถในการละลายซึ่งบอกเราเกี่ยวกับความไม่ละลายน้ำของมันนั่นคือ ในสมการไอออนิกจะต้องเขียนให้ครบถ้วนนั่นคือ เป็นเฟ(OH) 3 . กรดซัลฟูริกมันละลายได้และเป็นของอิเล็กโทรไลต์ชนิดเข้มข้น กล่าวคือ มีอยู่ในสารละลายส่วนใหญ่อยู่ในสถานะแยกตัวออกจากกัน เหล็ก (III) ซัลเฟตก็เหมือนกับเกลืออื่นๆ เกือบทั้งหมด คืออิเล็กโทรไลต์เข้มข้น และเนื่องจากมันสามารถละลายได้ในน้ำ จึงจำเป็นต้องเขียนเป็นไอออนในสมการไอออนิก เมื่อคำนึงถึงทั้งหมดข้างต้น เราได้รับสมการไอออนิกที่สมบูรณ์ในรูปแบบต่อไปนี้:

2เฟ(OH) 3 + 6H + + 3SO 4 2- = 2เฟ 3+ + 3SO 4 2- + 6H 2 O

เมื่อลดไอออนซัลเฟตทางซ้ายและขวาเราจะได้:

2เฟ(OH) 3 + 6H + = 2เฟ 3+ + 6H 2 โอ

เมื่อหารทั้งสองข้างของสมการด้วย 2 เราจะได้สมการไอออนิกแบบย่อ:

เฟ(OH) 3 + 3H + = เฟ 3+ + 3H 2 O

ทีนี้มาดูปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออนที่ทำให้เกิดการตกตะกอน ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาระหว่างเกลือที่ละลายน้ำได้ 2 ชนิด:

เกลือทั้งสามชนิด ได้แก่ โซเดียมคาร์บอเนต แคลเซียมคลอไรด์ โซเดียมคลอไรด์ และแคลเซียมคาร์บอเนต (ใช่เช่นกัน) เป็นเกลืออิเล็กโทรไลต์เข้มข้น และเกลือทั้งหมดยกเว้นแคลเซียมคาร์บอเนตสามารถละลายได้ในน้ำ กล่าวคือ เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยานี้ในรูปของไอออน:

2Na + + CO 3 2- + Ca 2+ + 2Cl − = CaCO 3 ↓+ 2Na + + 2Cl −

โดยการลดไอออนที่เหมือนกันด้านซ้ายและขวาเข้า สมการที่กำหนดเราจะได้ไอออนิกแบบย่อ:

CO 3 2- + Ca 2+ = CaCO 3 ↓

สมการสุดท้ายสะท้อนถึงสาเหตุของปฏิกิริยาระหว่างสารละลายของโซเดียมคาร์บอเนตและแคลเซียมคลอไรด์ แคลเซียมไอออนและคาร์บอเนตไอออนรวมกันเป็นโมเลกุลแคลเซียมคาร์บอเนตที่เป็นกลาง ซึ่งเมื่อรวมกันแล้วจะทำให้เกิดผลึกขนาดเล็กของ CaCO 3 ตกตะกอนของโครงสร้างไอออนิก

หมายเหตุสำคัญสำหรับ ผ่านการสอบ Unified Stateในวิชาเคมี

เพื่อให้ปฏิกิริยาของเกลือ1 กับเกลือ2 ดำเนินต่อไป นอกเหนือจากข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับหลักสูตร ปฏิกิริยาไอออนิก(ก๊าซ ตะกอน หรือน้ำในผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยา) ปฏิกิริยาดังกล่าวจะต้องได้รับข้อกำหนดเพิ่มเติมอีกประการหนึ่ง - เกลือตั้งต้นจะต้องละลายได้ กล่าวคือ ตัวอย่างเช่น

CuS + Fe(NO 3) 2 ≠ FeS + Cu (NO 3) 2

ปฏิกิริยาจะไม่ดำเนินต่อไป แม้ว่า FeS อาจทำให้เกิดการตกตะกอนได้ เนื่องจาก ไม่ละลายน้ำ เหตุผลที่ไม่เกิดปฏิกิริยาคือความไม่ละลายของเกลือเริ่มต้นตัวใดตัวหนึ่ง (CuS)

แต่ตัวอย่างเช่น

นา 2 CO 3 + CaCl 2 = CaCO 3 ↓+ 2NaCl

เกิดขึ้นเนื่องจากแคลเซียมคาร์บอเนตไม่ละลายน้ำและเกลือตั้งต้นละลายได้

เช่นเดียวกับปฏิกิริยาระหว่างเกลือกับเบส นอกเหนือจากข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับการเกิดปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออนแล้ว เพื่อให้เกลือทำปฏิกิริยากับเบสได้ ความสามารถในการละลายของทั้งสองสิ่งจึงมีความจำเป็น ดังนั้น:

Cu(OH) 2 + นา 2 S – ไม่รั่วไหล

เพราะ แม้ว่า Cu(OH) 2 จะไม่ละลายน้ำก็ตาม ผลิตภัณฑ์ที่มีศักยภาพ CuS จะเป็นตะกอน

แต่ปฏิกิริยาระหว่าง NaOH และ Cu(NO 3) 2 ดำเนินต่อไป ดังนั้นสารตั้งต้นทั้งสองจึงละลายได้และให้ตะกอน Cu(OH) 2:

2NaOH + Cu(NO 3) 2 = Cu(OH) 2 ↓+ 2NaNO 3

ความสนใจ! ไม่ว่าในกรณีใด คุณไม่ควรขยายข้อกำหนดความสามารถในการละลายของสารตั้งต้นให้เกินกว่าเกลือของปฏิกิริยา 1 + เกลือ 2 และเกลือ + เบส

ตัวอย่างเช่น สำหรับกรด ก็ไม่จำเป็นต้องมีข้อกำหนดนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กรดที่ละลายน้ำได้ทั้งหมดจะทำปฏิกิริยาได้ดีกับคาร์บอเนตทุกชนิด รวมถึงกรดที่ไม่ละลายน้ำด้วย

กล่าวอีกนัยหนึ่ง:

1) เกลือ 1 + เกลือ 2 - ปฏิกิริยาเกิดขึ้นหากเกลือดั้งเดิมละลายได้และมีการตกตะกอนในผลิตภัณฑ์

2) เกลือ + โลหะไฮดรอกไซด์ - ปฏิกิริยาเกิดขึ้นหากสารตั้งต้นละลายได้และมีตะกอนหรือแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ในผลิตภัณฑ์

พิจารณาเงื่อนไขที่สามสำหรับการเกิดปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออน - การก่อตัวของก๊าซ พูดอย่างเคร่งครัด เฉพาะผลจากการแลกเปลี่ยนไอออน การก่อตัวของก๊าซจึงเกิดขึ้นได้เฉพาะในเท่านั้น ในบางกรณีตัวอย่างเช่นระหว่างการก่อตัวของก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์:

K 2 S + 2HBr = 2KBr + H 2 S

ในกรณีอื่น ๆ ส่วนใหญ่ก๊าซจะเกิดขึ้นจากการสลายตัวของผลิตภัณฑ์ตัวใดตัวหนึ่งจากปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออน ตัวอย่างเช่นคุณต้องรู้ให้แน่ชัด ภายในกรอบของการสอบ Unified Stateด้วยการก่อตัวของก๊าซเนื่องจากความไม่เสถียรผลิตภัณฑ์เช่น H 2 CO 3, NH 4 OH และ H 2 SO 3 สลายตัว:

เอช 2 CO 3 = เอช 2 โอ + คาร์บอนไดออกไซด์ 2

NH 4 OH = H 2 O + NH 3

ชม 2 ดังนั้น 3 = ชม 2 O + ดังนั้น 2

กล่าวอีกนัยหนึ่ง หากเป็นผลมาจากการแลกเปลี่ยนไอออน กรดคาร์บอนิก, แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์หรือกรดซัลฟูรัส, ปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออนเกิดขึ้นเนื่องจากการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ก๊าซ:

มาเขียนมันลงไปกันดีกว่า สมการไอออนิกสำหรับปฏิกิริยาทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้นซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของก๊าซ 1) สำหรับปฏิกิริยา:

K 2 S + 2HBr = 2KBr + H 2 S

โพแทสเซียมซัลไฟด์และโพแทสเซียมโบรไมด์จะถูกเขียนในรูปไอออนิกเพราะว่า เป็นเกลือที่ละลายน้ำได้เช่นเดียวกับกรดไฮโดรโบรมิกเพราะว่า หมายถึงกรดแก่ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ซึ่งเป็นก๊าซที่ละลายน้ำได้ต่ำและแยกตัวเป็นไอออนได้ไม่ดี จะถูกเขียนในรูปแบบโมเลกุล:

2K + + ส 2- + 2H + + 2Br — = 2K + + 2Br — + H 2 ส

การลดไอออนที่เหมือนกันที่เราได้รับ:

ส 2- + 2H + = ชม 2 ส

2) สำหรับสมการ:

นา 2 CO 3 + H 2 SO 4 = นา 2 SO 4 + H 2 O + CO 2

ในรูปแบบไอออนิก Na 2 CO 3, Na 2 SO 4 จะถูกเขียนเป็นเกลือที่ละลายน้ำได้สูงและ H 2 SO 4 เป็น กรดแก่- น้ำเป็นสารที่แยกตัวได้ไม่ดี และ CO 2 ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์เลย ดังนั้นสูตรจึงเขียนอยู่ในรูปโมเลกุล:

2Na + + CO 3 2- + 2H + + SO 4 2- = 2Na + + SO 4 2 + H 2 O + CO 2

CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2

3) สำหรับสมการ:

NH 4 NO 3 + KOH = KNO 3 + H 2 O + NH 3

โมเลกุลของน้ำและแอมโมเนียจะถูกเขียนอย่างครบถ้วน และ NH 4 NO 3, KNO 3 และ KOH จะถูกเขียนในรูปแบบไอออนิก เพราะ ไนเตรตทั้งหมดเป็นเกลือที่ละลายน้ำได้สูงและ KOH เป็นไฮดรอกไซด์ของโลหะอัลคาไลเช่น ฐานที่แข็งแกร่ง:

NH 4 + + NO 3 − + K + + OH − = K + + NO 3 − + H 2 O + NH 3

NH 4 + + OH - = H 2 O + NH 3

สำหรับสมการ:

นา 2 SO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + SO 2

สมการแบบเต็มและแบบย่อจะมีลักษณะดังนี้:

2Na + + SO 3 2- + 2H + + 2Cl − = 2Na + + 2Cl − + H 2 O + SO 2

พื้นฐาน การศึกษาทั่วไป

สาย UMK V.V. Lunin. เคมี (8-9)

สมการไอออนิก

สมการไอออนิกเป็นส่วนสำคัญของความซับซ้อนและน่าสนใจ วิทยาศาสตร์เคมี- สมการดังกล่าวช่วยให้คุณเห็นได้ชัดเจนว่าไอออนใดเข้าไปอยู่ในนั้น การเปลี่ยนแปลงทางเคมี- สารที่แยกตัวออกจากกันด้วยไฟฟ้าจะถูกบันทึกเป็นไอออน มาดูประวัติความเป็นมาของปัญหา อัลกอริทึมสำหรับการเขียนสมการไอออนิก และตัวอย่างปัญหากัน

ประวัติความเป็นมาของปัญหา

แม้แต่นักเล่นแร่แปรธาตุโบราณที่ทำปฏิกิริยาเคมีง่ายๆ เพื่อค้นหาศิลาอาถรรพ์และบันทึกผลการวิจัยเป็นเล่มหนาก็ใช้สัญญาณบางอย่างเพื่อ สารเคมี- นักวิทยาศาสตร์แต่ละคนมีระบบของตัวเองซึ่งไม่น่าแปลกใจ: ทุกคนต้องการปกป้องความรู้ที่เป็นความลับของตนจากกลอุบายของผู้คนที่อิจฉาและคู่แข่ง และเฉพาะในศตวรรษที่ 8 เท่านั้นที่ชื่อทั่วไปสำหรับองค์ประกอบบางอย่างปรากฏขึ้น

ในปี 1615 Jean Begun ในหนังสือของเขาเรื่อง Elements of Chemistry ซึ่งถือได้ว่าเป็นตำราเรียนเล่มแรกๆ ในสาขาวิทยาศาสตร์ธรรมชาตินี้ได้เสนอให้ใช้แบบแผนในการเขียน สมการทางเคมี- เฉพาะในปี ค.ศ. 1814 นักเคมีชาวสวีเดน Jons Jakob Berzelius ได้สร้างระบบสัญลักษณ์ทางเคมีโดยใช้อักษรตัวแรกหนึ่งหรือสองตัวของชื่อละตินของธาตุ คล้ายกับที่นักเรียนเรียนรู้ในชั้นเรียน

ในชั้นประถมศึกษาปีที่ 8 (ย่อหน้า 12 ตำราเรียน "เคมีชั้นประถมศึกษาปีที่ 8" แก้ไขโดย V.V. Eremin) เด็ก ๆ เรียนรู้ที่จะเขียนสมการโมเลกุลของปฏิกิริยาซึ่งทั้งรีเอเจนต์และผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาจะถูกนำเสนอในรูปแบบของโมเลกุล

อย่างไรก็ตาม นี่เป็นมุมมองที่เรียบง่ายของการเปลี่ยนแปลงทางเคมี และนักวิทยาศาสตร์ก็คิดถึงเรื่องนี้ในศตวรรษที่ 18

จากการทดลองของเขา Arrhenius พบว่าสารละลายของสารบางชนิดดำเนินการได้ กระแสไฟฟ้า- และเขาได้พิสูจน์ว่าสสารที่มีค่าการนำไฟฟ้าอยู่ในสารละลายในรูปของไอออน ได้แก่ ไอออนบวกที่มีประจุบวกและไอออนที่มีประจุลบ และอนุภาคที่มีประจุเหล่านี้เองที่ทำให้เกิดปฏิกิริยา

สมการไอออนิกคืออะไร

สมการปฏิกิริยาไอออนิก- นี่คือสมการทางเคมีที่สารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาถูกกำหนดให้เป็นไอออนที่แยกตัวออกจากกัน สมการประเภทนี้เหมาะสำหรับการเขียน ปฏิกิริยาเคมีการทดแทนและการแลกเปลี่ยนในโซลูชั่น

สมการไอออนิก- ส่วนสำคัญของวิทยาศาสตร์เคมีที่ซับซ้อนและน่าสนใจ สมการดังกล่าวช่วยให้คุณเห็นได้อย่างชัดเจนว่าไอออนตัวใดผ่านการเปลี่ยนแปลงทางเคมี สารที่ผ่านการแยกตัวด้วยไฟฟ้าจะถูกเขียนในรูปของไอออน (รายละเอียดหัวข้อจะกล่าวถึงในย่อหน้าที่ 10 หนังสือเรียน "เคมี เกรด 9" แก้ไขโดย V.V. Eremin) ก๊าซ สารที่ตกตะกอน และอิเล็กโทรไลต์อ่อนซึ่งในทางปฏิบัติแล้วไม่แยกตัวจะถูกบันทึกในรูปของโมเลกุล ก๊าซจะถูกระบุด้วยลูกศรขึ้น () สารที่ตกตะกอนจะถูกระบุด้วยลูกศรลง (↓)

หนังสือเรียนนี้เขียนโดยอาจารย์คณะเคมีของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก เอ็มวี โลโมโนซอฟ คุณสมบัติที่โดดเด่นหนังสือมีลักษณะเรียบง่ายและชัดเจนในการนำเสนอเนื้อหา มีระดับวิทยาศาสตร์สูง ภาพประกอบ การทดลอง และประสบการณ์ความบันเทิงจำนวนมาก ซึ่งช่วยให้นำไปใช้ในชั้นเรียนและโรงเรียนที่มี การศึกษาเชิงลึกวิชาวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ

คุณสมบัติของสมการไอออนิก

1. ปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออน ซึ่งแตกต่างจากปฏิกิริยารีดอกซ์ เกิดขึ้นโดยไม่รบกวนความจุของสารที่อยู่ระหว่างการเปลี่ยนแปลงทางเคมี

- ปฏิกิริยารีดอกซ์

ปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออน

2. ปฏิกิริยาระหว่างไอออนเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขที่ตะกอนที่ละลายน้ำได้ต่ำเกิดขึ้นในระหว่างการทำปฏิกิริยา มีการปล่อยก๊าซระเหยหรือเกิดอิเล็กโทรไลต์อ่อน ๆ

เทสารละลายโซเดียมคาร์บอเนต 1 มล. ลงในหลอดทดลองแล้วเติมกรดไฮโดรคลอริกสองสามหยดลงไปอย่างระมัดระวัง

เกิดอะไรขึ้น?

สร้างสมการของปฏิกิริยา เขียนสมการไอออนิกแบบเต็มและตัวย่อ

#โฆษณา_แทรก#

บ่อยครั้งที่เด็กนักเรียนและนักเรียนต้องเขียนสิ่งที่เรียกว่า สมการปฏิกิริยาไอออนิก โดยเฉพาะอย่างยิ่งงานที่ 31 ซึ่งเสนอในการสอบ Unified State ในวิชาเคมีนั้นมีไว้สำหรับหัวข้อนี้ ในบทความนี้ เราจะพูดถึงรายละเอียดเกี่ยวกับอัลกอริทึมสำหรับการเขียนสมการไอออนิกแบบสั้นและสมบูรณ์ และจะวิเคราะห์ตัวอย่างมากมายของระดับความซับซ้อนต่างๆ

เหตุใดจึงจำเป็นต้องมีสมการไอออนิก

ฉันขอเตือนคุณว่าเมื่อสารหลายชนิดละลายในน้ำ (และไม่เพียงแต่ในน้ำเท่านั้น!) กระบวนการแยกตัวจะเกิดขึ้น - สารต่างๆ จะแตกตัวเป็นไอออน เช่น โมเลกุล HCl ใน สภาพแวดล้อมทางน้ำแยกตัวออกเป็นไอออนบวกของไฮโดรเจน (H + แม่นยำยิ่งขึ้น H 3 O +) และแอนไอออนของคลอรีน (Cl -) โซเดียมโบรไมด์ (NaBr) พบได้ในสารละลายที่เป็นน้ำซึ่งไม่ได้อยู่ในรูปของโมเลกุล แต่อยู่ในรูปของ Na + และ Br - ไอออนไฮเดรต (อย่างไรก็ตาม โซเดียมโบรไมด์ที่เป็นของแข็งก็มีไอออนด้วย)

เมื่อเขียนสมการ "ธรรมดา" (โมเลกุล) เราไม่ได้คำนึงว่าไม่ใช่โมเลกุลที่ทำปฏิกิริยา แต่เป็นไอออน ตัวอย่างเช่น นี่คือสมการปฏิกิริยาระหว่างกรดไฮโดรคลอริกและโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่มีลักษณะดังนี้:

HCl + NaOH = NaCl + H 2 O (1)

แน่นอนว่าแผนภาพนี้ไม่ได้อธิบายกระบวนการอย่างถูกต้องทั้งหมด ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วในสารละลายที่เป็นน้ำนั้นไม่มีโมเลกุล HCl เลย แต่มี H + และ Cl - ไอออน เช่นเดียวกับ NaOH การเขียนข้อความต่อไปนี้จะถูกต้องกว่า:

H + + Cl - + Na + + OH - = Na + + Cl - + H 2 O. (2)

นี่คือมัน สมการไอออนิกที่สมบูรณ์- แทนที่จะเป็นโมเลกุล "เสมือน" เราจะเห็นอนุภาคที่มีอยู่จริงในสารละลาย (แคตไอออนและแอนไอออน) เราจะไม่จมอยู่กับคำถามที่ว่าทำไมเราถึงเขียน H 2 O ในรูปแบบโมเลกุล สิ่งนี้จะอธิบายในภายหลังเล็กน้อย อย่างที่คุณเห็นไม่มีอะไรซับซ้อน: เราแทนที่โมเลกุลด้วยไอออนที่เกิดขึ้นระหว่างการแยกตัวออกจากกัน

อย่างไรก็ตาม แม้แต่สมการไอออนิกที่สมบูรณ์ก็ยังไม่สมบูรณ์แบบ ลองพิจารณาให้ละเอียดยิ่งขึ้น: ทั้งด้านซ้ายและด้านขวาของสมการ (2) มีอนุภาคเหมือนกัน ได้แก่ Na + แคตไอออน และ Cl - แอนไอออน ไอออนเหล่านี้จะไม่เปลี่ยนแปลงระหว่างการทำปฏิกิริยา ทำไมพวกเขาถึงต้องการเลย? มาลบพวกมันและรับ สมการไอออนิกโดยย่อ:

H + + OH - = H 2 O. (3)

อย่างที่คุณเห็นทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาของไอออน H + และ OH กับการก่อตัวของน้ำ (ปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลาง)

สมการไอออนิกที่สมบูรณ์และโดยย่อทั้งหมดจะถูกเขียนลงไป หากเราแก้ไขปัญหาข้อ 31 ในการสอบ Unified State ในวิชาเคมีได้ เราคงได้คะแนนสูงสุดสำหรับเรื่องนี้ - 2 คะแนน

ดังนั้นอีกครั้งเกี่ยวกับคำศัพท์:

• HCl + NaOH = NaCl + H 2 O - สมการโมเลกุล (สมการ "ธรรมดา" ซึ่งสะท้อนแผนผังสาระสำคัญของปฏิกิริยา);
• H + + Cl - + Na + + OH - = Na + + Cl - + H 2 O - สมการไอออนิกที่สมบูรณ์ (มองเห็นอนุภาคจริงในสารละลาย)
• H + + OH - = H 2 O - สมการไอออนิกสั้น ๆ (เราลบ "ขยะ" ทั้งหมด - อนุภาคที่ไม่มีส่วนร่วมในกระบวนการ)

อัลกอริทึมสำหรับการเขียนสมการไอออนิก

1. มาสร้างสมการโมเลกุลสำหรับปฏิกิริยากันดีกว่า
2. อนุภาคทั้งหมดที่แยกตัวออกจากสารละลายในระดับที่เห็นได้ชัดเจนจะถูกเขียนในรูปของไอออน สารที่ไม่เสี่ยงต่อการแยกตัวจะถูกทิ้งไว้ "ในรูปของโมเลกุล"
3. เราลบสิ่งที่เรียกว่าออกจากสองส่วนของสมการ ไอออนของผู้สังเกตการณ์ เช่น อนุภาคที่ไม่มีส่วนร่วมในกระบวนการ
4. เราตรวจสอบค่าสัมประสิทธิ์และรับคำตอบสุดท้าย - สมการไอออนิกแบบสั้น

ตัวอย่างที่ 1- เขียนสมการไอออนิกแบบสั้นที่สมบูรณ์ซึ่งอธิบายอันตรกิริยาของสารละลายในน้ำของแบเรียมคลอไรด์และโซเดียมซัลเฟต

สารละลาย- เราจะดำเนินการตามอัลกอริทึมที่เสนอ เรามาสร้างสมการโมเลกุลกันก่อน แบเรียมคลอไรด์และโซเดียมซัลเฟตเป็นเกลือสองชนิด เรามาดูในส่วนของหนังสืออ้างอิง "คุณสมบัติของสารประกอบอนินทรีย์" เราเห็นว่าเกลือสามารถมีปฏิกิริยาซึ่งกันและกันได้หากเกิดการตกตะกอนระหว่างปฏิกิริยา มาตรวจสอบกัน:

แบบฝึกหัดที่ 2- เติมสมการสำหรับปฏิกิริยาต่อไปนี้ให้สมบูรณ์:

1. เกาะ + H2SO4 =
2. H 3 PO 4 + นา 2 O=
3. บริติชแอร์เวย์(OH) 2 + CO 2 =
4. NaOH + CuBr 2 =
5. K 2 S + ปรอท(NO 3) 2 =
6. สังกะสี + FeCl 2 =

แบบฝึกหัดที่ 3- เขียนสมการโมเลกุลสำหรับปฏิกิริยา (ในสารละลายในน้ำ) ระหว่าง: ก) โซเดียมคาร์บอเนตกับกรดไนตริก, ข) นิกเกิล (II) คลอไรด์และโซเดียมไฮดรอกไซด์, ค) กรดฟอสฟอริกและแคลเซียมไฮดรอกไซด์, ง) ซิลเวอร์ไนเตรตและโพแทสเซียมคลอไรด์, e ) ฟอสฟอรัสออกไซด์ (V) และโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์

ฉันหวังเป็นอย่างยิ่งว่าคุณจะไม่มีปัญหาในการบรรลุภารกิจทั้งสามนี้ หากไม่เป็นเช่นนั้น ก็ต้องกลับเข้าประเด็นเสียใหม่" คุณสมบัติทางเคมีชั้นเรียนหลัก สารประกอบอนินทรีย์".

วิธีเปลี่ยนสมการโมเลกุลให้เป็นสมการไอออนิกที่สมบูรณ์

ความสนุกเริ่มต้นขึ้น เราต้องเข้าใจว่าสารใดควรเขียนเป็นไอออน และสารใดควรเหลืออยู่ใน "รูปแบบโมเลกุล" คุณจะต้องจำสิ่งต่อไปนี้

ในรูปของไอออนเขียนว่า:

• เกลือที่ละลายน้ำได้ (ฉันเน้นเฉพาะเกลือที่ละลายน้ำได้สูง);
• อัลคาไล (ฉันขอเตือนคุณว่าอัลคาไลเป็นเบสที่ละลายในน้ำ แต่ไม่ใช่ NH 4 OH)
• กรดแก่ (H 2 SO 4, HNO 3, HCl, HBr, HI, HClO 4, HClO 3, H 2 SeO 4, ... )

อย่างที่คุณเห็นการจำรายการนี้ไม่ใช่เรื่องยากเลย: รวมถึงกรดและเบสแก่และเกลือที่ละลายน้ำได้ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม สำหรับนักเคมีรุ่นเยาว์ที่ระมัดระวังเป็นพิเศษซึ่งอาจรู้สึกโกรธเคืองกับความจริงที่ว่าอิเล็กโทรไลต์เข้มข้น (เกลือที่ไม่ละลายน้ำ) ไม่รวมอยู่ในรายการนี้ ฉันสามารถบอกคุณได้ดังต่อไปนี้: การไม่รวมเกลือที่ไม่ละลายน้ำในรายการนี้ไม่ได้ปฏิเสธเลย ความจริงที่ว่าพวกมันเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่แข็งแกร่ง

สารอื่นๆ ทั้งหมดจะต้องมีอยู่ในสมการไอออนิกในรูปของโมเลกุล ผู้อ่านที่เรียกร้องซึ่งไม่พอใจกับคำที่คลุมเครือว่า "สารอื่น ๆ ทั้งหมด" และผู้ที่ตามตัวอย่างพระเอกของภาพยนตร์ชื่อดังเรียกร้องให้ "เปิดเผยต่อสาธารณะ รายการทั้งหมด“ข้าพเจ้าให้ข้อมูลต่อไปนี้.

ในรูปของโมเลกุลเขียนว่า:

• เกลือที่ไม่ละลายน้ำทั้งหมด
• เบสอ่อนทั้งหมด (รวมถึงไฮดรอกไซด์ที่ไม่ละลายน้ำ, NH 4 OH และสารที่คล้ายกัน)
• กรดอ่อนทั้งหมด (H 2 CO 3, HNO 2, H 2 S, H 2 SiO 3, HCN, HClO, กรดอินทรีย์เกือบทั้งหมด...);
• โดยทั่วไปอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอทั้งหมด (รวมถึงน้ำ!!!);
• ออกไซด์ (ทุกประเภท);
• สารประกอบก๊าซทั้งหมด (โดยเฉพาะ H 2, CO 2, SO 2, H 2 S, CO);
• สารเชิงเดี่ยว (โลหะและอโลหะ);
• เกือบทุกอย่าง สารประกอบอินทรีย์(ยกเว้นเกลือที่ละลายน้ำได้ของกรดอินทรีย์)

วุ้ย ดูเหมือนฉันจะไม่ลืมอะไรเลย! แม้ว่าในความคิดของฉันจะง่ายกว่าที่จะจำรายการที่ 1 แต่สิ่งสำคัญพื้นฐานในรายการที่ 2 ฉันจะพูดถึงน้ำอีกครั้ง

มาฝึกกันเถอะ!

ตัวอย่างที่ 2- เขียนสมการไอออนิกที่สมบูรณ์โดยอธิบายอันตรกิริยาของคอปเปอร์ (II) ไฮดรอกไซด์และกรดไฮโดรคลอริก

สารละลาย- มาเริ่มกันที่สมการโมเลกุลกันดีกว่า คอปเปอร์ (II) ไฮดรอกไซด์เป็นเบสที่ไม่ละลายน้ำ เบสที่ไม่ละลายน้ำทั้งหมดจะทำปฏิกิริยากับกรดแก่จนเกิดเป็นเกลือและน้ำ:

Cu(OH) 2 + 2HCl = CuCl 2 + 2H 2 O

ตอนนี้เรามาดูกันว่าสารใดควรเขียนเป็นไอออนและสารใดเป็นโมเลกุล รายการข้างต้นจะช่วยเราได้ คอปเปอร์ (II) ไฮดรอกไซด์เป็นเบสที่ไม่ละลายน้ำ (ดูตารางความสามารถในการละลาย) ซึ่งเป็นอิเล็กโทรไลต์แบบอ่อน เบสที่ไม่ละลายน้ำเขียนอยู่ในรูปโมเลกุล HCl เป็นกรดแก่ ในสารละลายจะแยกตัวออกเป็นไอออนเกือบทั้งหมด CuCl 2 เป็นเกลือที่ละลายน้ำได้ เราเขียนมันในรูปแบบไอออนิก น้ำ - อยู่ในรูปโมเลกุลเท่านั้น! เราได้สมการไอออนิกที่สมบูรณ์:

Сu(OH) 2 + 2H + + 2Cl - = Cu 2+ + 2Cl - + 2H 2 O.

ตัวอย่างที่ 3- เขียนสมการไอออนิกที่สมบูรณ์สำหรับปฏิกิริยาของคาร์บอนไดออกไซด์กับสารละลาย NaOH ที่เป็นน้ำ

สารละลาย- คาร์บอนไดออกไซด์เป็นออกไซด์ที่เป็นกรดทั่วไป NaOH เป็นด่าง เมื่อมีปฏิสัมพันธ์กัน กรดออกไซด์ด้วยสารละลายอัลคาไลที่เป็นน้ำจะเกิดเกลือและน้ำขึ้น มาสร้างสมการโมเลกุลสำหรับปฏิกิริยากันดีกว่า (อย่าลืมเรื่องสัมประสิทธิ์ด้วย):

CO 2 + 2NaOH = นา 2 CO 3 + H 2 O.

CO 2 - ออกไซด์, สารประกอบก๊าซ; รักษารูปร่างโมเลกุล NaOH - เบสแก่ (อัลคาไล) เราเขียนมันในรูปของไอออน Na 2 CO 3 - เกลือที่ละลายน้ำได้ เราเขียนในรูปของไอออน น้ำเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอและแทบไม่แยกตัวออกจากกัน ทิ้งไว้ในรูปโมเลกุล เราได้รับสิ่งต่อไปนี้:

CO 2 + 2Na + + 2OH - = นา 2+ + CO 3 2- + H 2 O

ตัวอย่างที่ 4- โซเดียมซัลไฟด์ในสารละลายในน้ำทำปฏิกิริยากับซิงค์คลอไรด์จนเกิดตะกอน เขียนสมการไอออนิกที่สมบูรณ์สำหรับปฏิกิริยานี้

สารละลาย- โซเดียมซัลไฟด์และซิงค์คลอไรด์เป็นเกลือ เมื่อเกลือเหล่านี้ทำปฏิกิริยากัน การตกตะกอนของซิงค์ซัลไฟด์จะตกตะกอน:

นา 2 S + ZnCl 2 = ZnS↓ + 2NaCl

ฉันจะเขียนสมการไอออนิกที่สมบูรณ์ทันที แล้วคุณจะวิเคราะห์ด้วยตัวเอง:

2Na + + S 2- + สังกะสี 2+ + 2Cl - = ZnS↓ + 2Na + + 2Cl - .

ฉันเสนองานหลายอย่างให้คุณ งานอิสระและการทดสอบเล็กๆ น้อยๆ

แบบฝึกหัดที่ 4- เขียนสมการโมเลกุลและสมการไอออนิกที่สมบูรณ์สำหรับปฏิกิริยาต่อไปนี้:

1. NaOH + HNO3 =
2. H2SO4 + MgO =
3. แคลิฟอร์เนีย(หมายเลข 3) 2 + นา 3 PO 4 =
4. CoBr 2 + Ca(OH) 2 =

แบบฝึกหัดที่ 5- เขียนสมการไอออนิกที่สมบูรณ์ซึ่งอธิบายปฏิสัมพันธ์ของ: a) ไนตริกออกไซด์ (V) กับสารละลายที่เป็นน้ำของแบเรียมไฮดรอกไซด์, b) สารละลายของซีเซียมไฮดรอกไซด์กับกรดไฮโดรไอโอดิก, c) สารละลายในน้ำของคอปเปอร์ซัลเฟตและโพแทสเซียมซัลไฟด์, d) แคลเซียมไฮดรอกไซด์ และ สารละลายที่เป็นน้ำเหล็ก (III) ไนเตรต