Llojet e reaksioneve, udhëzimet e tretshmërisë dhe ekuacionet jonike neto

Tri forca lëvizëse pas reaksioneve ujore

Kur përzihen dy tretësira, ndodh reaksion vetëm nëse diçka i heq jonet nga tretësira ose lëviz elektrone. Bëj tri pyetje. A formon një kation nga një tretësirë dhe një anion nga tjetra një përbërje me tretshmëri të ulët? A i transferon një acid një proton një baze, duke formuar ujë ose një elektrolit tjetër të dobët? A ndryshon numri i oksidimit i ndonjë atomi, kështu që elektronet kalojnë nga një specie te një tjetër?

Një po te pyetja e parë do të thotë reaksion precipitimi, një po te e dyta reaksion acid–bazë dhe një po te e treta reaksion redoks. Reaksionet që formojnë gaz, si HCO₃⁻(aq) + H⁺(aq) → H₂O(l) + CO₂(g), zakonisht klasifikohen si acid–bazë, sepse hapi i parë është transferimi i protonit. Djegia dhe zhvendosja e një metali nga një tjetër janë reaksione redoks.

Familjet nuk përjashtojnë njëra-tjetrën. Kur hidroksidi ujor i bariumit neutralizon acidin sulfurik, Ba(OH)₂(aq) + H₂SO₄(aq) → BaSO₄(s) + 2H₂O(l), formohet ujë dhe precipiton një sulfat i patretshëm në të njëjtin reaksion.

Vendimi se cilat specie shkruhen si jone

Një ekuacion jonik neto varet nga njohja e substancave që ekzistojnë si jone të ndara në ujë. Elektrolitet e forta shpërbëhen praktikisht plotësisht: përbërjet jonike të tretshme, acidet e forta dhe bazat e forta. Shkruaji si jone kur janë të etiketuara (aq). Gjithçka tjetër e mban formulën: të ngurtat, lëngjet, gazet, acidet e dobëta, bazat e dobëta dhe lëndët e tretura molekulare si glukoza.

Acidet e forta të zakonshme janë HCl, HBr, HI, HNO₃, HClO₄ dhe H₂SO₄ (për protonin e parë). Pothuajse çdo acid tjetër që has në kiminë e përgjithshme, përfshirë HF, acidin acetik (CH₃COOH) dhe acidin karbonik, trajtoje si të dobët dhe mbaje si molekulë. Bazat e forta janë hidroksidet e grupit 1 dhe hidroksidet më të rënda të grupit 2. Amoniaku është bazë e dobët dhe mbetet si NH₃(aq).

Jonet poliatomike mbeten të paprekura kur një përbërje shpërbëhet. Kromati ujor i kaliumit jep 2K⁺(aq) dhe CrO₄²⁻(aq), jo jone të veçanta kaliumi, kromi dhe oksigjeni.

Zbatimi i udhëzimeve të tretshmërisë

Udhëzimet e tretshmërisë përmbledhin modelet e vëzhguara për përbërjet jonike në ujë afër temperaturës së dhomës. E tretshme do të thotë se treten një sasi e dobishme; e patretshme do të thotë se tretshmëria është mjaft e ulët sa formohet një lëndë e ngurtë kur jonet takohen në përqendrimet e zakonshme të laboratorit. Asnjë përbërje jonike nuk ka tretshmëri saktësisht zero. Lista më poshtë bazohet te Tabela 4.1 në OpenStax Chemistry 2e, seksioni 4.2.

Për të parashikuar një precipitat, listo çdo jon të pranishëm pas përzierjes, pastaj çifto çdo kation me çdo anion me të cilin nuk filloi. Nëse ndonjë çiftim i ri bie në një kategori të patretshme, ajo përbërje precipiton. Nëse çdo çiftim i mundshëm është i tretshëm, si kur përzihen tretësirat e nitratit të kaliumit dhe të klorurit të natriumit, jonet thjesht bashkëjetojnë dhe nuk ka reaksion neto.

• Përbërjet e kationeve të grupit 1 (Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺) dhe të NH₄⁺ janë të tretshme.
• Nitratet, acetatet, hidrogjenkarbonatet dhe kloratet janë të tretshëm.
• Kloruret, bromuret dhe jodurat janë të tretshëm, përveç atyre të Ag⁺, Hg₂²⁺ dhe Pb²⁺.
• Fluorurët janë të tretshëm, përveç atyre të Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Pb²⁺ dhe Fe³⁺.
• Sulfatet janë të tretshëm, përveç atyre të Ag⁺, Ba²⁺, Ca²⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺ dhe Sr²⁺.
• Karbonatet, kromatet, fosfatet dhe sulfuret janë të patretshëm, përveç atyre me kationet e grupit 1 dhe NH₄⁺.
• Hidroksidet janë të patretshëm, përveç atyre me kationet e grupit 1 dhe Ba²⁺; Ca(OH)₂ dhe Sr(OH)₂ janë pak të tretshëm.

Ndërtimi i ekuacionit jonik neto hap pas hapi

Çdo hap ka një arsye. Barazimi i ekuacionit molekular së pari garanton numrin e atomeve. Ndarja e elektroliteve të forta tregon çfarë ka realisht në gotë. Thjeshtimi i joneve spektatorë heq speciet që shfaqen të pandryshuara në të dyja anët dhe nuk marrin pjesë në ndryshim.

Kontrolli i ngarkesës kap gabime që numërimi i atomeve i humbet. Një ekuacion jonik neto mund të ketë ngarkesë totale jozero, por ajo ngarkesë duhet të jetë e njëjtë në të dyja anët, sepse ngarkesa ruhet njëlloj si atomet.

• Shkruaj ekuacionin molekular të barazuar me një simbol gjendjeje te çdo formulë.
• Rishkruaj çdo elektrolit të fortë (aq) si jone të veçanta, duke shumëzuar me indeksin dhe me koeficientin.
• Hiq jonet që shfaqen të pandryshuara në të dyja anët. Këto janë jonet spektatorë.
• Ul koeficientët e mbetur te numrat e plotë më të vegjël.
• Kontrollo që çdo element dhe ngarkesa totale janë të barazuara.

Shembull i zgjidhur: precipitimi i kromatit të argjendit

Ti përzien 18.0 mL kromat kaliumi 0.0850 mol/L me nitrat argjendi ujor në tepricë. Çiftimet e reja janë Ag⁺ me CrO₄²⁻ dhe K⁺ me NO₃⁻. Argjendi nuk është kation i grupit 1, ndaj precipiton kromati i kuq-kafe i argjendit; nitrati i kaliumit mbetet i tretur. Ekuacioni molekular: 2AgNO₃(aq) + K₂CrO₄(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2KNO₃(aq). Ekuacioni jonik i plotë: 2Ag⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq) + 2K⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2K⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq). Thjeshtimi i K⁺ dhe NO₃⁻ jep ekuacionin jonik neto 2Ag⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s). Kontrolli i ngarkesës: 2(+1) + (−2) = 0 në të majtë dhe 0 në të djathtë.

Për të gjetur masën e precipitatit, përdor peshat atomike standarde të IUPAC-ut të rrumbullakuara me dy shifra pas presjes: Ag 107.87, Cr 52.00, O 16.00. Masa molare e Ag₂CrO₄ është 2(107.87) + 52.00 + 4(16.00) = 331.74 g/mol. Molet e kromatit = 0.0180 L × 0.0850 mol/L = 1.53 × 10⁻³ mol, dhe ekuacioni jonik neto jep 1 mol Ag₂CrO₄ për 1 mol CrO₄²⁻. Masa = 1.53 × 10⁻³ mol × 331.74 g/mol = 0.508 g. Të dyja madhësitë e matura kanë tri shifra domethënëse, ndaj edhe përgjigjja.

Shembuj të zgjidhur: një acid i dobët dhe një metal në tretësirë

Acidi acetik ujor reagon me hidroksidin ujor të natriumit: CH₃COOH(aq) + NaOH(aq) → CH₃COONa(aq) + H₂O(l). Acidi acetik është i dobët, ndaj mbetet molekular, ndërsa NaOH dhe acetati i natriumit janë elektrolite të forta. Pasi Na⁺ thjeshtohet, ekuacioni jonik neto është CH₃COOH(aq) + OH⁻(aq) → CH₃COO⁻(aq) + H₂O(l). Krahasoje me acidin nitrik dhe hidroksidin e kaliumit, ku të dy reaktantët janë të fortë dhe ekuacioni jonik neto ngushtohet në H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l).

Një shirit nikeli i vendosur në tretësirë nitrati argjendi mbulohet me kristale argjendi. Nikeli shkon nga 0 në +2 dhe argjendi nga +1 në 0, pra ky është redoks; nitrati është spektator. Ekuacioni jonik neto është Ni(s) + 2Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + 2Ag(s). Koeficienti 2 kërkohet nga ngarkesa, jo nga atomet: Ni(s) + Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + Ag(s) barazon çdo element por ka ngarkesë totale +1 në të majtë dhe +2 në të djathtë.

Gabime të zakonshme në ekuacionet jonike dhe si t'i kapësh

Shumica e gabimeve vijnë nga shkrimi i specieve të gabuara, jo nga aritmetika. Para se të thjeshtosh ndonjë gjë, pyet nëse çdo formulë ekziston realisht si jone të veçanta në ujë.

Si kontroll të fundit, lexoje ekuacionin jonik neto si një ngjarje fizike. Dy jone argjendi dhe një jon kromat që formojnë një lëndë të ngurtë është diçka që mund ta vëzhgosh; një ekuacion që thjesht këmben jonet e tretura mes partnerëve nuk përshkruan asgjë.

• Ndarja e një acidi të dobët: HF(aq) mbetet molekular. Krahaso çdo acid me gjashtë acidet e forta.
• Ndarja e një precipitati: një formulë e etiketuar (s) mbetet e plotë edhe pse lënda e ngurtë është jonike.
• Thyerja e një joni poliatomik: mbaj të paprekura NO₃⁻, SO₄²⁻ dhe CrO₄²⁻.
• Vendosja e gabuar e indekseve: K₂CrO₄ jep 2K⁺; nuk ekziston jon K₂⁺.
• Trajtimi i merkurit(I) si Hg⁺: ai ekziston si kationi diatomik Hg₂²⁺.
• Lënia e koeficientëve të pathjeshtuar, si 4Ag⁺ + 2CrO₄²⁻ → 2Ag₂CrO₄.
• Shkrimi i një ekuacioni jonik neto kur çdo çiftim është i tretshëm dhe nuk formohet ujë, elektrolit i dobët ose gaz, dhe asgjë nuk oksidohet e nuk reduktohet. Përgjigjja e saktë është se nuk ka reaksion.