Направление реакций обмена в растворах электролитов

Реакции обмена – это реакции, которые идут без изменения степени окисления элементов. Цель любого химического процесса – получить новое вещество, которое можно выделить из реакционной системы. Следовательно, в растворах электролитов новое вещество можно выделить, если получается слабый электролит, форма существования которого в растворе – молекулярная.

Согласно теории электролитической диссоциации электролиты в растворах находятся в ионном (сильные электролиты) или ионно-молекулярном (слабые электролиты) состоянии. Любое взаимодействие между электролитами – это взаимодействие между противоположно заряженными ионами. Такие реакции называются ионными реакциями, а уравнения этих реакций – ионными уравнениями. В ионных уравнениях осадок, газ и малодиссоциирующие соединения всегда записывают в молекулярной форме.

Например, СaCI₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃ + 2NaCI молекулярное уравнение.

Ca⁺² + 2CI^- + 2Na⁺ + CO₃^2- = CaCO₃↓ + 2Na⁺ + 2CI^- полное ионное уравнение

Ca⁺² + CO₃^2- = CaCO₃↓ краткое ионное уравнение.

Сокращенные ионные уравнения носят общий характер, так как отражают суть тех химических изменений, которые происходят в растворе. Для приведенного выше примера сокращенное уравнение говорит о том, что при взаимодействии любого сильного электролита, содержащего катион Ca⁺² (Ca(NO₃)₂, CaCI₂ и др.) с сильным электролитом, содержащим анион CO₃^2- ( К₂CO₃, (NH₄)₂CO₃ и др.) обязательно выпадет белый осадок CaCO₃↓.

Реакции обмена в растворах электролитов протекают необратимо, если в результате реакции получается слабый электролит, либо более слабый, чем один или оба электролита, которые вступали в реакцию. Количественной оценкой необратимости реакций обмена являются константа диссоциации -К_дис, растворимость (Р) или произведение растворимости (ПР), константа нестойкости комплексного иона и др константы.

Таким образом, в растворах электролитов имеет место три типа необратимых реакций обмена в зависимости от силы электролитов, которые вступают в реакцию.

1. Взимодействуют два сильных электролита, в результате получается слабый электролит.

NaC1 + АgNО₃ = АgСl + NаNО₃ - молекулярное уравнение

сильный сильный слабый сильный

Аg⁺ + С1‾ = АgСl

ПР(АgСl)=10^-10

2. Взаимодействует сильный электролит со слабым электролитом, в результате получается более слабый электролит.

Na₂CO₃ + H₂SO₃ = Na₂SO₃ + H₂CO₃ молекулярное уравнение

сильный слабый сильный слабый

CO₃^2- + H₂SO₃ = SO₃^2- + H₂CO₃

К_дис(H₂SO₃) =10^–10 К_дис(H₂СO₃) =10^–17

3. Взаимодействуют два слабых электролита, в результате получается более слабый электролит.

CH₃COOH + NH₄OH = CH₃COONH₄ + H₂O =

слабый слабый сильный слабый

К_дис=10^-5 К_дис=10^-5 К_дис=10^-16

4. Если при взаимодействии двух сильных электролитов получаются два сильных электролита, то реакция фактически не протекает, например

К₂S0₄ + СuСl₂ ↔ 2КС1 + СиSО₄

сильный сильный сильный сильный

2К⁺ + SО₄^2‾ + Сu²⁺ + 2С1‾ ↔ 2К⁺ + 2Сl‾ + Сu²⁺ + SО₄^2‾

Пример 1 Реакции с образованием газов

Nа₂S + 2НСI = 2NаС1 + Н₂S↑

Для простоты и удобства напишем сразу уравнение реакции в сокращенной ионной форме: S²‾ + 2Н⁺ = Н₂S↑

Если одно из взятых веществ является труднорастворимым в воде, то формула этого вещества записывается в молекулярной форме:

FeS + 2НС1 = FеС1₂ + Н₂S↑ FeS + 2Н⁺ = Fе²⁺ + Н₂S↑

СаСО₃ + 2НС1 = СаС1₂ + H₂ O + CO₂↑ СаСО₃ + 2Н⁺ = Са²⁺ + H₂ O + СО₂↑