Реакциялардын түрлөрү, эригичтик эрежелери жана таза иондук теңдемелер

Суудагы реакциялардын үч кыймылдаткыч күчү

Эки эритме аралаштырылганда реакция эритмеден иондорду бир нерсе алып салса же электрондорду жылдырса гана өтөт. Үч суроо бериңиз. Бир эритмедеги катион менен экинчисиндеги анион эригичтиги төмөн кошулма түзөбү? Кислота протонду негизге өткөрүп, суу же башка алсыз электролит пайда кылабы? Кайсы бир атомдун кычкылдануу даражасы өзгөрүп, электрондор бир бөлүкчөдөн экинчисине өтөбү?

Биринчи суроого «ооба» чөктүрүү реакциясын, экинчисине «ооба» кислота–негиздик реакцияны, үчүнчүсүнө «ооба» редокс реакциясын билдирет. HCO₃⁻(aq) + H⁺(aq) → H₂O(l) + CO₂(g) сыяктуу газ пайда кылган реакциялар адатта кислота–негиздик катары классификацияланат, анткени биринчи кадам протон өтүшү. Күйүү жана бир металлды экинчиси сүрүп чыгаруу редокс реакциялары.

Үй-бүлөлөр бири-бирин четтетпейт. Барий гидроксидинин суудагы эритмеси күкүрт кислотасын нейтралдаганда, Ba(OH)₂(aq) + H₂SO₄(aq) → BaSO₄(s) + 2H₂O(l), суу пайда болуп, эрибеген сульфат бир эле реакцияда чөгөт.

Кайсы бөлүкчөлөрдү ион катары жазууну чечүү

Таза иондук теңдеме кайсы заттар сууда бөлүнгөн иондор катары бар экенин билүүгө көз каранды. Күчтүү электролиттер негизинен толук диссоциацияланат: эрүүчү иондук кошулмалар, күчтүү кислоталар жана күчтүү негиздер. Алар (aq) деп белгиленгенде аларды ион катары жазыңыз. Калгандарынын баары формуласын сактайт: катуу заттар, суюктуктар, газдар, алсыз кислоталар, алсыз негиздер жана глюкоза сыяктуу молекулалык эриген заттар.

Кеңири таралган күчтүү кислоталар: HCl, HBr, HI, HNO₃, HClO₄ жана H₂SO₄ (биринчи протону үчүн). Жалпы химияда кездешкен башка бардык кислотаны, анын ичинде HF, сирке кислотасын (CH₃COOH) жана көмүр кислотасын алсыз деп эсептеңиз жана аны молекула катары калтырыңыз. Күчтүү негиздер — 1-топтун гидроксиддери жана 2-топтун оор гидроксиддери. Аммиак алсыз негиз жана NH₃(aq) бойдон калат.

Кошулма диссоциацияланганда көп атомдуу иондор бүтүн калат. Калий хроматынын суудагы эритмеси 2K⁺(aq) жана CrO₄²⁻(aq) берет, өзүнчө калий, хром жана кычкылтек иондорун эмес.

Эригичтик эрежелерин колдонуу

Эригичтик эрежелери иондук кошулмалардын бөлмө температурасына жакын сууда байкалган мыйзам ченемдүүлүктөрүн жыйынтыктайт. Эрийт — пайдалуу өлчөм эрийт дегенди билдирет; эрибейт — эригичтик ушунчалык төмөн болгондуктан, иондор кадимки лабораториялык концентрацияларда жолукканда катуу зат пайда болот дегенди билдирет. Эч бир иондук кошулманын эригичтиги так нөл эмес. Төмөнкү тизме OpenStax Chemistry 2e, 4.2-бөлүмдөгү 4.1-таблицага негизделген.

Чөкмөнү алдын ала айтуу үчүн аралаштыргандан кийин бар бардык иондорду тизмелеп, андан кийин ар бир катионду ал баштапкыда болбогон ар бир анион менен жупташтырыңыз. Эгер кайсы бир жаңы жуп эрибөөчү категорияга түшсө, ал кошулма чөгөт. Эгер ар бир мүмкүн болгон жуп эрисе, калий нитраты менен натрий хлоридинин эритмелери аралашканда болгондой, иондор жөн гана биргелешип жашайт жана таза реакция болбойт.

• 1-топтун катиондорунун (Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺) жана NH₄⁺ кошулмалары эрийт.
• Нитраттар, ацетаттар, гидрокарбонаттар жана хлораттар эрийт.
• Хлориддер, бромиддер жана иодиддер эрийт, Ag⁺, Hg₂²⁺ жана Pb²⁺ кошулмаларынан тышкары.
• Фториддер эрийт, Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Pb²⁺ жана Fe³⁺ кошулмаларынан тышкары.
• Сульфаттар эрийт, Ag⁺, Ba²⁺, Ca²⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺ жана Sr²⁺ кошулмаларынан тышкары.
• Карбонаттар, хроматтар, фосфаттар жана сульфиддер эрибейт, 1-топтун катиондору жана NH₄⁺ менен болгондон тышкары.
• Гидроксиддер эрибейт, 1-топтун катиондору жана Ba²⁺ менен болгондон тышкары; Ca(OH)₂ жана Sr(OH)₂ бир аз эрийт.

Таза иондук теңдемени кадам-кадам менен түзүү

Ар бир кадамдын себеби бар. Адегенде молекулалык теңдемени теңдөө атомдордун санына кепилдик берет. Күчтүү электролиттерди бөлүү стаканда чындыгында эмне бар экенин көрсөтөт. Катышпоочу иондорду кыскартуу эки тарапта өзгөрүүсүз пайда болуп, өзгөрүүгө катышпаган бөлүкчөлөрдү алып салат.

Заряд текшерүүсү атом санагы байкабаган каталарды байкайт. Таза иондук теңдеменин жалпы заряды нөл эмес болушу мүмкүн, бирок бул заряд эки тарапта бирдей болушу керек, анткени заряд атомдор сыяктуу сакталат.

• Ар бир формулага абал белгиси менен теңделген молекулалык теңдемени жазыңыз.
• Ар бир (aq) күчтүү электролитти өзүнчө иондор катары кайра жазыңыз, индекске да, коэффициентке да көбөйтүңүз.
• Эки тарапта өзгөрүүсүз кездешкен иондорду сызып салыңыз. Булар катышпоочу иондор.
• Калган коэффициенттерди эң кичине бүтүн сандарга чейин кыскартыңыз.
• Ар бир элемент жана жалпы заряд теңделгенин текшериңиз.

Чыгарылган мисал: күмүш хроматын чөктүрүү

Сиз 18.0 mL 0.0850 mol/L калий хроматын ашыкча күмүш нитратынын суудагы эритмеси менен аралаштырасыз. Жаңы жуптар: Ag⁺ менен CrO₄²⁻ жана K⁺ менен NO₃⁻. Күмүш 1-топтун катиону эмес, ошондуктан кызыл-күрөң күмүш хромат чөгөт; калий нитраты эриген бойдон калат. Молекулалык теңдеме: 2AgNO₃(aq) + K₂CrO₄(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2KNO₃(aq). Толук иондук теңдеме: 2Ag⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq) + 2K⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2K⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq). K⁺ жана NO₃⁻ кыскартуу таза иондук теңдемени берет 2Ag⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s). Заряд текшерүүсү: сол жакта 2(+1) + (−2) = 0, оң жакта 0.

Чөкмөнүн массасын табуу үчүн эки ондук белгиге чейин тегеректелген IUPAC стандарттуу атомдук салмактарын колдонуңуз: Ag 107.87, Cr 52.00, O 16.00. Ag₂CrO₄ молярдык массасы 2(107.87) + 52.00 + 4(16.00) = 331.74 g/mol. Хромат мольдору = 0.0180 L × 0.0850 mol/L = 1.53 × 10⁻³ mol, ал эми таза иондук теңдеме 1 mol CrO₄²⁻ үчүн 1 mol Ag₂CrO₄ берет. Масса = 1.53 × 10⁻³ mol × 331.74 g/mol = 0.508 g. Эки өлчөнгөн чоңдуктун тең үч маанилүү цифрасы бар, ошондуктан жооптун да бар.

Чыгарылган мисалдар: алсыз кислота жана эритмедеги металл

Сирке кислотасынын суудагы эритмеси натрий гидроксидинин суудагы эритмеси менен реакцияга кирет: CH₃COOH(aq) + NaOH(aq) → CH₃COONa(aq) + H₂O(l). Сирке кислотасы алсыз, ошондуктан ал молекулалык бойдон калат, ал эми NaOH жана натрий ацетаты күчтүү электролиттер. Na⁺ кыскарткандан кийин таза иондук теңдеме CH₃COOH(aq) + OH⁻(aq) → CH₃COO⁻(aq) + H₂O(l). Азот кислотасын калий гидроксиди менен салыштырыңыз, мында эки реагент тең күчтүү жана таза иондук теңдеме H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l) болуп кичирейет.

Күмүш нитраты эритмесине салынган никель тилкеси күмүш кристаллдары менен капталат. Никель 0дөн +2ге, күмүш +1ден 0гө өтөт, демек бул редокс; нитрат катышпайт. Таза иондук теңдеме Ni(s) + 2Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + 2Ag(s). 2 коэффициентин атомдор эмес, заряд талап кылат: Ni(s) + Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + Ag(s) ар бир элементти теңдейт, бирок жалпы заряды сол жакта +1, оң жакта +2.

Иондук теңдемелердеги кеңири таралган каталар жана аларды кантип байкоо керек

Каталардын көбү арифметикадан эмес, туура эмес бөлүкчөнү жазуудан келип чыгат. Бир нерсени кыскартуудан мурун ар бир формула сууда чындап өзүнчө иондор катары барбы, ошону сураңыз.

Акыркы текшерүү катары таза иондук теңдемени физикалык окуя катары окуңуз. Эки күмүш иону жана бир хромат ионунун катуу зат түзүшүн көрсө болот; эриген иондорду өнөктөштөрдүн ортосунда алмаштырган теңдеме эч нерсени сүрөттөбөйт.

• Алсыз кислотаны бөлүү: HF(aq) молекулалык бойдон калат. Ар кандай кислотаны алты күчтүү кислота менен салыштырыңыз.
• Чөкмөнү бөлүү: (s) деп белгиленген формула катуу зат иондук болсо да, бүтүн калат.
• Көп атомдуу ионду бөлүп салуу: NO₃⁻, SO₄²⁻ жана CrO₄²⁻ ту бүтүн калтырыңыз.
• Индекстерди туура эмес коюу: K₂CrO₄ 2K⁺ берет; K₂⁺ иону жок.
• Сымап(I) ди Hg⁺ деп эсептөө: ал диатомдук Hg₂²⁺ катиону катары бар.
• Коэффициенттерди кыскартпай калтыруу, мисалы 4Ag⁺ + 2CrO₄²⁻ → 2Ag₂CrO₄.
• Ар бир жуп эрисе жана суу, алсыз электролит же газ пайда болбосо, эч нерсе кычкылданбаса же калыбына келбесе, таза иондук теңдеме жазуу. Туура жооп — реакция жок.