Erreakzio-motak, disolbagarritasun-gidalerroak eta ekuazio ioniko garbiak

Erreakzio urtsuen atzean dauden hiru eragile

Bi disoluzio nahasten direnean, erreakzio bat gertatzen da zerbaitek ioiak disoluziotik kentzen baditu edo elektroiak mugitzen baditu bakarrik. Egin hiru galdera. Disoluzio bateko katioiak eta besteko anioiak disolbagarritasun txikiko konposatu bat eratzen al dute? Azido batek protoi bat transferitzen al dio base bati, ura edo beste elektrolito ahul bat eratuz? Atomoren batek oxidazio-zenbakia aldatzen al du, elektroiak espezie batetik bestera igarotzeko?

Lehen galderari baiezkoak prezipitazio-erreakzioa esan nahi du, bigarrenari baiezkoak azido-base erreakzioa, eta hirugarrenari baiezkoak erredox erreakzioa. Gasa eratzen duten erreakzioak, HCO₃⁻(aq) + H⁺(aq) → H₂O(l) + CO₂(g) bezalakoak, normalean azido-base atalean sailkatzen dira lehen urratsa protoi-transferentzia delako. Errekuntza eta metal baten beste batek desplazatzea erredox erreakzioak dira.

Familiak ez dira baztertzaileak. Bario hidroxido urtsuak azido sulfurikoa neutralizatzen duenean, Ba(OH)₂(aq) + H₂SO₄(aq) → BaSO₄(s) + 2H₂O(l), ura eratzen da eta sulfato disolbaezin bat prezipitatzen da erreakzio berean.

Zein espezie ioi gisa idatzi erabakitzea

Ekuazio ioniko garbi batek uretan ioi bereizi gisa zein substantzia dauden jakitea eskatzen du. Elektrolito indartsuak funtsean guztiz disoziatzen dira: konposatu ioniko disolbagarriak, azido indartsuak eta base indartsuak. Idatzi hauek ioi gisa (aq) etiketatuta daudenean. Gainerako guztiek formula mantentzen dute: solidoak, likidoak, gasak, azido ahulak, base ahulak eta glukosa bezalako solutu molekularrak.

Azido indartsu arruntak HCl, HBr, HI, HNO₃, HClO₄ eta H₂SO₄ dira (lehen protoiarentzat). Tratatu kimika orokorrean aurkitzen duzun beste ia azido guztiak, HF, azido azetikoa (CH₃COOH) eta azido karbonikoa barne, ahul gisa, eta mantendu molekula gisa. Base indartsuak 1. taldeko hidroxidoak eta 2. taldeko hidroxido astunagoak dira. Amoniakoa base ahula da eta NH₃(aq) gisa geratzen da.

Ioi poliatomikoak osorik geratzen dira konposatu bat disoziatzen denean. Potasio kromato urtsuak 2K⁺(aq) eta CrO₄²⁻(aq) ematen ditu, ez potasio-, kromo- eta oxigeno-ioi bereiziak.

Disolbagarritasun-gidalerroak aplikatzea

Disolbagarritasun-gidalerroek ioi-konposatuek uretan gelako tenperatura inguruan erakusten dituzten behatutako ereduak laburbiltzen dituzte. Disolbagarria esan nahi du kantitate erabilgarri bat disolbatzen dela; disolbaezina esan nahi du disolbagarritasuna nahikoa txikia dela ioiak laborategiko ohiko kontzentrazioetan elkartzean solido bat eratzeko. Ez dago disolbagarritasun zehazki zerokoa duen konposatu ionikorik. Beheko zerrenda OpenStax Chemistry 2e-ko 4.2 ataleko 4.1 taulan oinarritzen da.

Prezipitatu bat iragartzeko, zerrendatu nahastu ondoren dauden ioi guztiak, gero parekatu katioi bakoitza hasieran ez zuen anioi bakoitzarekin. Pareka berriren bat kategoria disolbaezin batean badago, konposatu hori prezipitatzen da. Posible diren pareka guztiak disolbagarriak badira, potasio nitratoaren eta sodio kloruroaren disoluzioak nahasten direnean bezala, ioiak besterik gabe elkarrekin bizi dira eta ez dago erreakzio garbirik.

• 1. taldeko katioien (Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺) eta NH₄⁺-ren konposatuak disolbagarriak dira.
• Nitratoak, azetatoak, hidrogeno-karbonatoak eta kloratoak disolbagarriak dira.
• Kloruroak, bromuroak eta ioduroak disolbagarriak dira, Ag⁺, Hg₂²⁺ eta Pb²⁺-renak izan ezik.
• Fluoruroak disolbagarriak dira, Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Pb²⁺ eta Fe³⁺-renak izan ezik.
• Sulfatoak disolbagarriak dira, Ag⁺, Ba²⁺, Ca²⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺ eta Sr²⁺-renak izan ezik.
• Karbonatoak, kromatoak, fosfatoak eta sulfuroak disolbaezinak dira, 1. taldeko katioiekin eta NH₄⁺-rekin izan ezik.
• Hidroxidoak disolbaezinak dira, 1. taldeko katioiekin eta Ba²⁺-rekin izan ezik; Ca(OH)₂ eta Sr(OH)₂ apur bat disolbagarriak dira.

Ekuazio ioniko garbia pausoz pauso eraikitzea

Urrats bakoitzak bere arrazoia du. Ekuazio molekularra lehenik doitzeak atomo-kopuruak bermatzen ditu. Elektrolito indartsuak zatitzeak ontzian benetan dagoena erakusten du. Ioi ikusleak deuseztatzeak bi aldeetan aldatu gabe agertzen diren eta aldaketan parte hartzen ez duten espezieak kentzen ditu.

Karga-egiaztapenak atomo-zenbaketak galtzen dituen akatsak harrapatzen ditu. Ekuazio ioniko garbi batek karga osoa zero ez dena eraman dezake, baina karga hori bi aldeetan berdina izan behar da, karga atomoak bezala kontserbatzen delako.

• Idatzi ekuazio molekular doitua egoera-sinbolo batekin formula bakoitzean.
• Berridatzi (aq) elektrolito indartsu bakoitza ioi bereiz gisa, azpindizeaz eta koefizienteaz biderkatuz.
• Ezabatu bi aldeetan aldatu gabe agertzen diren ioiak. Hauek dira ioi ikusleak.
• Murriztu gainerako koefizienteak zenbaki oso txikienetara.
• Egiaztatu elementu bakoitza eta karga osoa doituta daudela.

Adibide landua: zilar kromatoa prezipitatzea

18.0 mL potasio kromato 0.0850 mol/L zilar nitrato urtsu soberakinarekin nahasten dituzu. Pareka berriak Ag⁺ CrO₄²⁻-rekin eta K⁺ NO₃⁻-rekin dira. Zilarra ez da 1. taldeko katioi bat, beraz zilar kromato gorri-marroia prezipitatzen da; potasio nitratoa disolbatuta geratzen da. Ekuazio molekularra: 2AgNO₃(aq) + K₂CrO₄(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2KNO₃(aq). Ekuazio ioniko osoa: 2Ag⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq) + 2K⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2K⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq). K⁺ eta NO₃⁻ deuseztatzeak ekuazio ioniko garbia ematen du: 2Ag⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s). Karga-egiaztapena: 2(+1) + (−2) = 0 ezkerrean, eta 0 eskuinean.

Prezipitatuaren masa aurkitzeko, erabili IUPAC-en pisu atomiko estandarrak bi hamartarretara biribilduta: Ag 107.87, Cr 52.00, O 16.00. Ag₂CrO₄-ren masa molarra 2(107.87) + 52.00 + 4(16.00) = 331.74 g/mol da. Kromato-molak = 0.0180 L × 0.0850 mol/L = 1.53 × 10⁻³ mol, eta ekuazio ioniko garbiak 1 mol Ag₂CrO₄ ematen du 1 mol CrO₄²⁻ bakoitzeko. Masa = 1.53 × 10⁻³ mol × 331.74 g/mol = 0.508 g. Neurtutako bi kantitateek hiru zifra esanguratsu dituzte, beraz erantzunak ere bai.

Adibide landuak: azido ahul bat eta metal bat disoluzioan

Azido azetiko urtsuak sodio hidroxido urtsuarekin erreakzionatzen du: CH₃COOH(aq) + NaOH(aq) → CH₃COONa(aq) + H₂O(l). Azido azetikoa ahula da, beraz molekular geratzen da, NaOH eta sodio azetatoa elektrolito indartsuak diren bitartean. Na⁺ deuseztatu ondoren, ekuazio ioniko garbia CH₃COOH(aq) + OH⁻(aq) → CH₃COO⁻(aq) + H₂O(l) da. Alderatu azido nitrikoa potasio hidroxidoarekin, non bi erreaktiboak indartsuak diren eta ekuazio ioniko garbia H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l) bihurtzen den.

Zilar nitrato-disoluzioan jarritako nikel-xafla bat zilar-kristalez estaltzen da. Nikela 0tik +2ra doa eta zilarra +1etik 0ra, beraz erredox da; nitratoa ikuslea da. Ekuazio ioniko garbia Ni(s) + 2Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + 2Ag(s) da. 2ko koefizientea kargak eskatzen du, ez atomoek: Ni(s) + Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + Ag(s) elementu guztiak doitzen ditu baina karga osoa +1 da ezkerrean eta +2 eskuinean.

Ekuazio ionikoetako ohiko akatsak eta nola harrapatu

Akats gehienak espezie okerra idazteagatik sortzen dira, ez aritmetikagatik. Ezer deuseztatu aurretik, galdetu formula bakoitza benetan ioi bereiz gisa existitzen den uretan.

Azken egiaztapen gisa, irakurri ekuazio ioniko garbia gertaera fisiko gisa. Bi zilar-ioik eta kromato-ioi batek solido bat eratzea behatu dezakezun zerbait da; disolbatutako ioiak bikote artean trukatzen dituen ekuazio batek ez du ezer deskribatzen.

• Azido ahul bat zatitzea: HF(aq) molekular geratzen da. Alderatu edozein azido sei azido indartsuekin.
• Prezipitatu bat zatitzea: (s) etiketatutako formula batek osorik jarraitzen du solidoa ionikoa izan arren.
• Ioi poliatomiko bat hautsiz zatitzea: mantendu NO₃⁻, SO₄²⁻ eta CrO₄²⁻ osorik.
• Azpindizeak gaizki kokatzea: K₂CrO₄-k 2K⁺ ematen du; ez dago K₂⁺ ioirik.
• Merkurio(I) Hg⁺ gisa tratatzea: Hg₂²⁺ katioi diatomiko gisa existitzen da.
• Koefizienteak murriztu gabe uztea, 4Ag⁺ + 2CrO₄²⁻ → 2Ag₂CrO₄ bezala.
• Ekuazio ioniko garbi bat idaztea pareka guztiak disolbagarriak direnean, ez ura, ez elektrolito ahulik, ez gasik eratzen denean eta ezer oxidatzen edo erreduzitzen ez denean. Erantzun zuzena da ez dagoela erreakziorik.