Іонно-молекулярні (іонні) реакції обміну

Іонно–молекулярні, або просто іонні, рівняння реакцій обміну відображують стан електроліту в розчині. В цих рівняннях розчинні сильні електроліти, оскільки вони цілком дисоціїовані, записують у виді іонів, а слабкі електроліти (див. табл. констант дисоціації слабких електролітів), малорозчинні (див. табл. розчинності) і газоподібні речовини записують у молекулярній формі.

В іонно-молекулярному рівнянні однакові іони з обох його частин виключаються. При складанні іонно-молекулярних рівнянь треба пам’ятати, що сума електричних зарядів у лівій частині рівняння повинна дорівнювати сумі електричних зарядів у правій частині рівняння.

Константи і ступені дисоціації деяких слабких електролітів

електроліти	формула	константи дисоціації	ступінь дисоціації в 0,1н розчині, %
нітрітна кислота	HNO2	K=4,0×10–4	6,4
гідроксид амонію	NH4OH	K=1,8×10–5	1,3
мурашина кислота	HCOOH	K=1,76×10–4	4,2
ортоборна кислота	H3BO3	K1=5,8×10–10 K2=1,8×10–13 K3=1,6×10–14	0,007
ортофосфатна (ортофосфорна) кислота	H3PO4	K1=7,7×10–3 K2=6,2×10–8 K3=2,2×10–13	27
сульфітна (сірчиста) кислота	H2SO3	K1=1,7×10–2 K2=6,2×10–8	20
сульфідна (сірководнева) кислота (сірководень)	H2S	K1=5,7×10–8 K2=1,2×10–12	0,07
синильна кислота	HCN	K=7,2×10–10	0,009
карбонатна (вугільна) кислота	H2CO3	K1=4,3×10–7 K2=5,6×10–11	0,17
оцтова кислота	CH3COOH	K=1,75×10–5	1,3
фторидна кислота	HF	K=7,2×10–4	8,5
хлорноватіста кислота	HCIO	K=3,0×10–8	0,05

Приклад 1. Написати іонно-молекулярні рівняння реакцій взаємодії між водяними розчинами наступних речовин: а) НС1 і NaOH; б) Рb(NО₃)₂ і Na₂S; в) NаСlO і НNО₃; г) K₂СО₃ і Н₂SО₄, д) СН₃СООН і NaOH.

Рішення. Запишемо рівняння взаємодії зазначених речовин у молекулярному виді:

а) НС1 + NaOH = NaCI + Н₂О

б) Pb(NO₃)₂ + Na₂S = PbS↓ + 2NaNО₃

в) NaCIO + HNO₃ = NaNO₃ + HCIO

г) K₂СО₃ + Н₂SО₄ = K₂SO₄ + СО₂↑ + Н₂О

д) СН₃СООН + NaOH = CH₃COONa + Н₂О

Для того, щоб скласти іонно-молекулярні рівняння реакцій необхідно ті речовини, що є сильними електролітами і добре розчинними речовинами записати у виді іонів, а речовини які є слабкими електролітами або неелектролітами і складнорозчинними речовинами залишити в молекулярному виді:

а) Н⁺ + С1⁻ + Na⁺ + OH^– = Na⁺ + CI⁻ + Н₂О

б) Pb²⁺ + 2 NO³⁻ + 2Na ⁺ + S²⁻ = PbS↓ + 2Na⁺ + 2NО³⁻

в) Na⁺ + CIO⁻ + H⁺ + NO³⁻ = Na⁺ + NO^3– + HCIO

г) 2K⁺ + СО₃²⁻+ 2Н⁺ + SО₄²⁻ = 2 K⁺+ SO₄²⁻ + СО₂↑ + Н₂О

д) СН₃СООН + Na⁺ + OH⁻ = CH₃COO⁻ + Na⁺ + Н₂О

Відзначимо, що взаємодія цих речовин можлива, тому що в результаті відбувається зв’язування іонів з утворенням слабких електролітів (Н₂О, HCIO), осаду (РbS↓), газу (СО₂↑).

В реакції (д) два слабких електроліти, але оскільки реакції йдуть убік більшого зв’язування іонів, а вода – більш слабкий електроліт, чим оцтова кислота, то рівновага реакції зміщена убік утворення води. Виключивши однакові іони з обох частин рівності a) Na⁺ і Сl⁻; б) Na⁺ і NО₃^–; в) Na⁺ і N0₃⁻; г) K⁺ і S0₄²⁻; д) Na⁺, одержимо іонно-молекулярні рівняння відповідних реакцій:

а) Н⁺ + OH⁻ = Н₂О

б) Pb²⁺ + S²⁻ = PbS↓

в) CIO⁻ + H⁺ = HCIO

г) СО3²⁻+ 2Н⁺ = СО₂↑ + Н₂О

д) СН₃СООН + OH⁻ = CH₃COO⁻ + Н₂О