Mga Uri ng Reaksyon, Gabay sa Solubility, at Net Ionic Equation

Tatlong puwersang nagtutulak sa mga aqueous na reaksyon

Kapag pinaghalo ang dalawang solusyon, may reaksyon lang kung may nag-aalis ng mga ion sa solusyon o naglilipat ng mga electron. Magtanong ng tatlong tanong. Ang cation ba mula sa isang solusyon at anion mula sa isa pa ay bumubuo ng compound na mababa ang solubility? Naglilipat ba ng proton ang isang acid sa isang base, na bumubuo ng tubig o ibang mahinang electrolyte? May atom ba na nagbabago ng oxidation number, kaya ang mga electron ay lumilipat mula sa isang species patungo sa isa pa?

Ang oo sa unang tanong ay nangangahulugang precipitation na reaksyon, ang oo sa ikalawa ay acid–base na reaksyon, at ang oo sa ikatlo ay redox na reaksyon. Ang mga reaksyong bumubuo ng gas tulad ng HCO₃⁻(aq) + H⁺(aq) → H₂O(l) + CO₂(g) ay karaniwang inilalagay sa acid–base dahil paglilipat ng proton ang unang hakbang. Ang combustion at ang pagpapalit ng isang metal ng isa pa ay mga redox na reaksyon.

Hindi magkakahiwalay ang mga pamilya. Kapag na-neutralize ng aqueous na barium hydroxide ang sulfuric acid, Ba(OH)₂(aq) + H₂SO₄(aq) → BaSO₄(s) + 2H₂O(l), nabubuo ang tubig at nagpe-precipitate ang hindi natutunaw na sulfate sa iisang reaksyon.

Pagpapasya kung aling mga species ang isusulat bilang ion

Nakasalalay ang net ionic equation sa pag-alam kung aling mga substansiya ang umiiral bilang magkakahiwalay na ion sa tubig. Halos ganap na naghihiwalay ang mga malakas na electrolyte: mga natutunaw na ionic compound, malalakas na acid, at malalakas na base. Isulat ang mga ito bilang ion kapag may label na (aq). Ang lahat ng iba ay nananatili sa kanilang formula: mga solido, likido, gas, mahihinang acid, mahihinang base, at mga molecular na solute tulad ng glucose.

Ang karaniwang malalakas na acid ay HCl, HBr, HI, HNO₃, HClO₄, at H₂SO₄ (para sa unang proton nito). Ituring na mahina ang halos bawat ibang acid na makakaharap mo sa pangkalahatang kimika, kasama ang HF, acetic acid (CH₃COOH), at carbonic acid, at panatilihin itong molecule. Ang malalakas na base ay ang mga hydroxide ng group 1 at ang mas mabibigat na hydroxide ng group 2. Ang ammonia ay mahinang base at nananatiling NH₃(aq).

Nananatiling buo ang mga polyatomic ion kapag naghihiwalay ang isang compound. Ang aqueous na potassium chromate ay nagbibigay ng 2K⁺(aq) at CrO₄²⁻(aq), hindi hiwalay na mga ion ng potassium, chromium, at oxygen.

Paglalapat ng mga gabay sa solubility

Binubuod ng mga gabay sa solubility ang mga naobserbahang pattern para sa mga ionic compound sa tubig malapit sa temperatura ng silid. Ang natutunaw ay nangangahulugang may kapaki-pakinabang na dami ang natutunaw; ang hindi natutunaw ay nangangahulugang sapat na mababa ang solubility para may mabuong solido kapag nagtagpo ang mga ion sa karaniwang konsentrasyon sa laboratoryo. Walang ionic compound na may solubility na eksaktong zero. Ang listahan sa ibaba ay batay sa Table 4.1 sa OpenStax Chemistry 2e, seksyon 4.2.

Para mahulaan ang precipitate, ilista ang bawat ion na naroroon pagkatapos ng paghahalo, saka ipares ang bawat cation sa bawat anion na hindi nito kasama sa simula. Kung ang anumang bagong pares ay nasa kategoryang hindi natutunaw, nagpe-precipitate ang compound na iyon. Kung natutunaw ang bawat posibleng pares, tulad ng kapag pinaghalo ang mga solusyon ng potassium nitrate at sodium chloride, magkakasamang umiiral lang ang mga ion at walang net na reaksyon.

• Natutunaw ang mga compound ng mga cation ng group 1 (Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺) at ng NH₄⁺.
• Natutunaw ang mga nitrate, acetate, hydrogen carbonate, at chlorate.
• Natutunaw ang mga chloride, bromide, at iodide maliban sa mga sa Ag⁺, Hg₂²⁺, at Pb²⁺.
• Natutunaw ang mga fluoride maliban sa mga sa Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Pb²⁺, at Fe³⁺.
• Natutunaw ang mga sulfate maliban sa mga sa Ag⁺, Ba²⁺, Ca²⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺, at Sr²⁺.
• Hindi natutunaw ang mga carbonate, chromate, phosphate, at sulfide maliban sa mga kasama ang mga cation ng group 1 at NH₄⁺.
• Hindi natutunaw ang mga hydroxide maliban sa mga kasama ang mga cation ng group 1 at Ba²⁺; bahagyang natutunaw ang Ca(OH)₂ at Sr(OH)₂.

Pagbuo ng net ionic equation hakbang-hakbang

May dahilan ang bawat hakbang. Tinitiyak ng pagbabalanse muna sa molecular equation ang bilang ng mga atom. Ipinapakita ng paghihiwalay ng mga malakas na electrolyte kung ano talaga ang naroroon sa beaker. Inaalis ng pagkakansela ng mga spectator ion ang mga species na lumalabas na hindi nagbabago sa magkabilang panig at walang bahagi sa pagbabago.

Nahuhuli ng pagsusuri ng karga ang mga error na hindi nakikita ng pagbibilang ng atom. Maaaring may hindi zerong kabuuang karga ang net ionic equation, ngunit dapat pareho ang kargang iyon sa magkabilang panig, dahil napapanatili ang karga gaya ng mga atom.

• Isulat ang balanseng molecular equation na may simbolo ng estado sa bawat formula.
• Isulat muli ang bawat malakas na electrolyte na (aq) bilang magkakahiwalay na ion, na minu-multiply sa subscript at sa koepisyent.
• I-cross out ang mga ion na lumalabas na hindi nagbabago sa magkabilang panig. Ito ang mga spectator ion.
• Bawasan ang natitirang mga koepisyent sa pinakamaliliit na buong bilang.
• Suriin na balanse ang bawat elemento at ang kabuuang karga.

Halimbawang may solusyon: pagpe-precipitate ng silver chromate

Pinaghalo mo ang 18.0 mL ng 0.0850 mol/L na potassium chromate at sobrang aqueous na silver nitrate. Ang mga bagong pares ay Ag⁺ sa CrO₄²⁻ at K⁺ sa NO₃⁻. Hindi cation ng group 1 ang silver, kaya nagpe-precipitate ang pulang-kayumangging silver chromate; nananatiling natunaw ang potassium nitrate. Molecular equation: 2AgNO₃(aq) + K₂CrO₄(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2KNO₃(aq). Kumpletong ionic equation: 2Ag⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq) + 2K⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2K⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq). Ang pagkakansela ng K⁺ at NO₃⁻ ay nagbibigay ng net ionic equation na 2Ag⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s). Pagsusuri ng karga: 2(+1) + (−2) = 0 sa kaliwa, at 0 sa kanan.

Para mahanap ang masa ng precipitate, gamitin ang mga standard atomic weight ng IUPAC na naka-round sa dalawang decimal place: Ag 107.87, Cr 52.00, O 16.00. Ang molar mass ng Ag₂CrO₄ ay 2(107.87) + 52.00 + 4(16.00) = 331.74 g/mol. Mga mole ng chromate = 0.0180 L × 0.0850 mol/L = 1.53 × 10⁻³ mol, at ang net ionic equation ay nagbibigay ng 1 mol Ag₂CrO₄ bawat 1 mol CrO₄²⁻. Masa = 1.53 × 10⁻³ mol × 331.74 g/mol = 0.508 g. Tatlo ang mahalagang digit ng parehong sinukat na dami, kaya tatlo rin ang mahalagang digit ng sagot.

Mga halimbawang may solusyon: isang mahinang acid at isang metal sa solusyon

Ang aqueous na acetic acid ay tumutugon sa aqueous na sodium hydroxide: CH₃COOH(aq) + NaOH(aq) → CH₃COONa(aq) + H₂O(l). Mahina ang acetic acid, kaya nananatili itong molecular, habang ang NaOH at sodium acetate ay mga malakas na electrolyte. Pagkatapos magkansela ng Na⁺, ang net ionic equation ay CH₃COOH(aq) + OH⁻(aq) → CH₃COO⁻(aq) + H₂O(l). Ihambing ang nitric acid sa potassium hydroxide, kung saan malakas ang parehong reactant at lumiliit ang net ionic equation sa H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l).

Ang piraso ng nickel na inilagay sa solusyon ng silver nitrate ay nababalutan ng mga kristal ng silver. Ang nickel ay mula 0 tungong +2 at ang silver mula +1 tungong 0, kaya redox ito; spectator ang nitrate. Ang net ionic equation ay Ni(s) + 2Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + 2Ag(s). Ang koepisyent na 2 ay kinakailangan ng karga, hindi ng mga atom: ang Ni(s) + Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + Ag(s) ay nagbabalanse ng bawat elemento ngunit may kabuuang karga na +1 sa kaliwa at +2 sa kanan.

Karaniwang pagkakamali sa mga ionic equation at paano mahuhuli ang mga ito

Karamihan sa mga error ay galing sa pagsulat ng maling species, hindi sa aritmetika. Bago magkansela ng anuman, itanong kung ang bawat formula ba ay talagang umiiral bilang magkakahiwalay na ion sa tubig.

Bilang huling pagsusuri, basahin ang net ionic equation bilang pisikal na pangyayari. Ang dalawang ion ng silver at isang ion ng chromate na bumubuo ng solido ay bagay na mapapanood mo; ang equation na nagpapalit lang ng mga natunaw na ion sa pagitan ng mga kapareha ay walang inilalarawan.

• Paghihiwalay ng mahinang acid: nananatiling molecular ang HF(aq). Ihambing ang anumang acid sa anim na malakas na acid.
• Paghihiwalay ng precipitate: ang formula na may label na (s) ay nananatiling buo kahit ionic ang solido.
• Pagbabasag ng polyatomic ion: panatilihing buo ang NO₃⁻, SO₄²⁻, at CrO₄²⁻.
• Maling paglalagay ng mga subscript: ang K₂CrO₄ ay nagbibigay ng 2K⁺; walang ion na K₂⁺.
• Pagturing sa mercury(I) bilang Hg⁺: umiiral ito bilang diatomic na cation na Hg₂²⁺.
• Pag-iwan ng mga koepisyent na hindi nabawasan, tulad ng 4Ag⁺ + 2CrO₄²⁻ → 2Ag₂CrO₄.
• Pagsulat ng net ionic equation kapag natutunaw ang bawat pares at walang nabubuong tubig, mahinang electrolyte, o gas, at walang na-oxidize o na-reduce. Ang tamang sagot ay walang reaksyon.