Tepkime Türleri, Çözünürlük Kuralları ve Net İyonik Denklemler

Sulu çözelti tepkimelerinin arkasındaki üç itici güç

İki çözelti karıştırıldığında, bir tepkime yalnızca bir şey iyonları çözeltiden uzaklaştırıyorsa veya elektronları taşıyorsa gerçekleşir. Üç soru sorun. Bir çözeltideki bir katyon ile diğerindeki bir anyon, çözünürlüğü düşük bir bileşik oluşturuyor mu? Bir asit bir bazı proton aktararak su veya başka bir zayıf elektrolit oluşturuyor mu? Herhangi bir atomun yükseltgenme basamağı değişiyor mu, yani elektronlar bir türden diğerine geçiyor mu?

İlk soruya evet, çökelme tepkimesi demektir; ikinciye evet, asit–baz tepkimesi; üçüncüye evet ise redoks tepkimesi. HCO₃⁻(aq) + H⁺(aq) → H₂O(l) + CO₂(g) gibi gaz oluşturan tepkimeler, ilk adım proton aktarımı olduğundan genellikle asit–baz altına yazılır. Yanma ve bir metalin başka bir metal tarafından yer değiştirmesi redoks tepkimeleridir.

Aileler birbirini dışlamaz. Sulu baryum hidroksit sülfürik asidi nötralleştirdiğinde, Ba(OH)₂(aq) + H₂SO₄(aq) → BaSO₄(s) + 2H₂O(l), aynı tepkimede hem su oluşur hem de çözünmeyen bir sülfat çöker.

Hangi türlerin iyon olarak yazılacağına karar verme

Net iyonik denklem, hangi maddelerin suda ayrılmış iyonlar olarak bulunduğunu bilmeye bağlıdır. Kuvvetli elektrolitler esasen tamamen ayrışır: çözünen iyonik bileşikler, kuvvetli asitler ve kuvvetli bazlar. (aq) olarak etiketlendiklerinde bunları iyon olarak yazın. Geri kalan her şey formülünü korur: katılar, sıvılar, gazlar, zayıf asitler, zayıf bazlar ve glikoz gibi moleküler çözünenler.

Yaygın kuvvetli asitler HCl, HBr, HI, HNO₃, HClO₄ ve H₂SO₄'tür (ilk protonu için). Genel kimyada karşılaştığınız hemen her diğer asidi, HF, asetik asit (CH₃COOH) ve karbonik asit dâhil, zayıf kabul edin ve molekül olarak tutun. Kuvvetli bazlar 1. grup hidroksitleri ve daha ağır 2. grup hidroksitleridir. Amonyak zayıf bir bazdır ve NH₃(aq) olarak kalır.

Bir bileşik ayrıştığında çok atomlu iyonlar bozulmadan kalır. Sulu potasyum kromat, ayrı potasyum, krom ve oksijen iyonlarını değil, 2K⁺(aq) ve CrO₄²⁻(aq) verir.

Çözünürlük kurallarını uygulama

Çözünürlük kuralları, iyonik bileşiklerin oda sıcaklığı civarında suda gözlenen örüntülerini özetler. Çözünür, yararlı bir miktarın çözündüğü anlamına gelir; çözünmez, çözünürlüğün, iyonlar olağan laboratuvar derişimlerinde buluştuğunda bir katı oluşacak kadar düşük olduğu anlamına gelir. Hiçbir iyonik bileşiğin çözünürlüğü tam olarak sıfır değildir. Aşağıdaki liste, OpenStax Chemistry 2e'nin 4.2 bölümündeki Tablo 4.1'e dayanır.

Bir çökeleği tahmin etmek için karıştırdıktan sonra mevcut her iyonu listeleyin, sonra her katyonu başlangıçta eşleşmediği her anyonla eşleştirin. Yeni eşleşmelerden herhangi biri çözünmez bir kategoriye giriyorsa o bileşik çöker. Potasyum nitrat ve sodyum klorür çözeltileri karıştırıldığında olduğu gibi, olası her eşleşme çözünürse iyonlar yalnızca bir arada bulunur ve net bir tepkime yoktur.

• 1. grup katyonlarının (Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺) ve NH₄⁺'ın bileşikleri çözünürdür.
• Nitratlar, asetatlar, hidrojen karbonatlar ve klorat tuzları çözünürdür.
• Klorürler, bromürler ve iyodürler, Ag⁺, Hg₂²⁺ ve Pb²⁺ olanlar dışında çözünürdür.
• Florürler, Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Pb²⁺ ve Fe³⁺ olanlar dışında çözünürdür.
• Sülfatlar, Ag⁺, Ba²⁺, Ca²⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺ ve Sr²⁺ olanlar dışında çözünürdür.
• Karbonatlar, kromatlar, fosfatlar ve sülfürler, 1. grup katyonları ve NH₄⁺ ile olanlar dışında çözünmezdir.
• Hidroksitler, 1. grup katyonları ve Ba²⁺ ile olanlar dışında çözünmezdir; Ca(OH)₂ ve Sr(OH)₂ az çözünür.

Net iyonik denklemi adım adım kurma

Her adımın bir nedeni vardır. Önce moleküler denklemi denkleştirmek atom sayılarını garanti eder. Kuvvetli elektrolitleri ayırmak, beherde gerçekte nelerin bulunduğunu gösterir. Seyirci iyonları sadeleştirmek, iki tarafta da değişmeden görünen ve değişime katılmayan türleri kaldırır.

Yük kontrolü, atom sayısının gözden kaçırdığı hataları yakalar. Net bir iyonik denklem sıfırdan farklı bir toplam yük taşıyabilir, ancak bu yük iki tarafta da aynı olmalıdır, çünkü yük de atomlar gibi korunur.

• Denkleştirilmiş moleküler denklemi her formülde bir hâl sembolüyle yazın.
• Her (aq) kuvvetli elektroliti, hem alt indisle hem de katsayıyla çarparak ayrı iyonlar olarak yeniden yazın.
• İki tarafta da değişmeden görünen iyonları çizin. Bunlar seyirci iyonlardır.
• Kalan katsayıları en küçük tam sayılara indirin.
• Her elementin ve toplam yükün denkleştiğini kontrol edin.

Çözümlü örnek: gümüş kromatı çöktürme

18.0 mL 0.0850 mol/L potasyum kromatı, fazla sulu gümüş nitratla karıştırıyorsunuz. Yeni eşleşmeler Ag⁺ ile CrO₄²⁻ ve K⁺ ile NO₃⁻'tür. Gümüş bir 1. grup katyonu değildir; bu yüzden kırmızımsı kahverengi gümüş kromat çöker; potasyum nitrat çözünmüş kalır. Moleküler denklem: 2AgNO₃(aq) + K₂CrO₄(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2KNO₃(aq). Tam iyonik denklem: 2Ag⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq) + 2K⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2K⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq). K⁺ ve NO₃⁻'ı sadeleştirmek net iyonik denklemi verir: 2Ag⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s). Yük kontrolü: solda 2(+1) + (−2) = 0, sağda da 0.

Çökeleğin kütlesini bulmak için iki ondalık basamağa yuvarlanmış IUPAC standart atom kütlelerini kullanın: Ag 107.87, Cr 52.00, O 16.00. Ag₂CrO₄'ün molar kütlesi 2(107.87) + 52.00 + 4(16.00) = 331.74 g/mol'dür. Kromatın molü = 0.0180 L × 0.0850 mol/L = 1.53 × 10⁻³ mol ve net iyonik denklem 1 mol CrO₄²⁻ başına 1 mol Ag₂CrO₄ verir. Kütle = 1.53 × 10⁻³ mol × 331.74 g/mol = 0.508 g. Ölçülen her iki nicelik de üç anlamlı rakama sahiptir; cevap da öyle.

Çözümlü örnekler: bir zayıf asit ve çözeltideki bir metal

Sulu asetik asit, sulu sodyum hidroksitle tepkimeye girer: CH₃COOH(aq) + NaOH(aq) → CH₃COONa(aq) + H₂O(l). Asetik asit zayıftır, bu yüzden moleküler kalır; NaOH ve sodyum asetat ise kuvvetli elektrolitlerdir. Na⁺ sadeleştikten sonra net iyonik denklem CH₃COOH(aq) + OH⁻(aq) → CH₃COO⁻(aq) + H₂O(l) olur. Nitrik asidi potasyum hidroksitle karşılaştırın; burada her iki giren de kuvvetlidir ve net iyonik denklem H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l)'ye küçülür.

Gümüş nitrat çözeltisine konan bir nikel şerit gümüş kristalleriyle kaplanır. Nikel 0'dan +2'ye, gümüş +1'den 0'a gider; dolayısıyla bu bir redokstur ve nitrat seyirci iyondur. Net iyonik denklem Ni(s) + 2Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + 2Ag(s)'dir. 2 katsayısı atomlar tarafından değil yük tarafından gereklidir: Ni(s) + Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + Ag(s) her elementi denkleştirir ancak toplam yükü solda +1, sağda +2'dir.

İyonik denklemlerdeki yaygın hatalar ve onları yakalama yolları

Hataların çoğu aritmetikten değil, yanlış türü yazmaktan kaynaklanır. Herhangi bir şeyi sadeleştirmeden önce her formülün suda gerçekten ayrı iyonlar olarak bulunup bulunmadığını sorun.

Son kontrol olarak net iyonik denklemi fiziksel bir olay olarak okuyun. İki gümüş iyonu ve bir kromat iyonunun bir katı oluşturması izleyebileceğiniz bir şeydir; çözünmüş iyonları yalnızca eşler arasında değiş tokuş eden bir denklem hiçbir şeyi anlatmaz.

• Zayıf bir asidi ayırmak: HF(aq) moleküler kalır. Her asidi altı kuvvetli asitle karşılaştırın.
• Bir çökeleği ayırmak: (s) olarak etiketlenmiş bir formül, katı iyonik olsa bile bütün kalır.
• Çok atomlu bir iyonu parçalamak: NO₃⁻, SO₄²⁻ ve CrO₄²⁻'yi bozulmadan tutun.
• Alt indisleri yanlış yere koymak: K₂CrO₄ 2K⁺ verir; K₂⁺ diye bir iyon yoktur.
• Cıva(I)'i Hg⁺ saymak: iki atomlu Hg₂²⁺ katyonu olarak bulunur.
• Katsayıları indirgenmemiş bırakmak, örneğin 4Ag⁺ + 2CrO₄²⁻ → 2Ag₂CrO₄.
• Her eşleşme çözünürken, su, zayıf elektrolit veya gaz oluşmazken ve hiçbir şey yükseltgenmezken ya da indirgenmezken bir net iyonik denklem yazmak. Doğru cevap, tepkime yok'tur.