Cink (Zn) je hemijski element koji pripada grupi zemnoalkalnih metala. U periodnom sistemu Mendeljejeva to je broj 30, što znači da je naboj atomskog jezgra, broj elektrona i protona takođe 30. Cink je u sekundarnoj grupi II IV perioda. Po broju grupe možete odrediti broj atoma koji se nalaze na njenoj valentnoj ili vanjskoj energetskoj razini - respektivno, 2.
Cink kao tipičan alkalni metal
Cink je tipičan predstavnik metala; u svom normalnom stanju ima plavičasto-sivu boju; lako oksidira na zraku, dobivajući na površini oksidni film (ZnO).
Kao tipičan amfoterni metal, cink stupa u interakciju sa atmosferskim kiseonikom: 2Zn+O2=2ZnO - bez temperature, sa stvaranjem oksidnog filma. Kada se zagreje, formira se beli prah.
Sam oksid reaguje sa kiselinama i formira sol i vodu:
2ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O.
sa kiselim rastvorima. Ako je cink uobičajene čistoće, tada je jednadžba reakcije HCl Zn ispod.
Zn+2HCl= ZnCl2+H2 - molekularna jednadžba reakcije.
Zn (naelektrisanje 0) + 2H (naelektrisanje +) + 2Cl (naelektrisanje -) = Zn (naelektrisanje +2) + 2Cl (naelektrisanje -) + 2H (naelektrisanje 0) - kompletna jednačina ionske reakcije Zn HCl.
Zn + 2H(+) = Zn(2+) +H2 - S.I.U. (skraćena jednačina jonske reakcije).
Reakcija cinka sa hlorovodoničnom kiselinom
Ova jednačina reakcije za HCl Zn je redoks tipa. To se može dokazati činjenicom da se tokom reakcije promijenio naboj Zn i H2, uočena je kvalitativna manifestacija reakcije i uočeno je prisustvo oksidirajućeg agensa i redukcionog agensa.
U ovom slučaju, H2 je oksidant, budući da c. O. vodonik prije početka reakcije bio je “+”, a nakon toga postao je “0”. Učestvovao je u procesu redukcije, donirajući 2 elektrona.
Zn je redukcijski agens, učestvuje u oksidaciji, prihvata 2 elektrona, povećava k.o. (stepen oksidacije).
To je također reakcija zamjene. Uključuje 2 supstance, jednostavnu Zn i jednu složenu - HCl. Kao rezultat reakcije nastale su 2 nove tvari, kao i jedna jednostavna - H2 i jedna složena - ZnCl2. Budući da se Zn nalazi u nizu aktivnosti metala prije H2, istisnuo ga je iz tvari koja je s njim reagirala.
Cink (Zn) je hemijski element koji pripada grupi zemnoalkalnih metala. U periodnom sistemu Mendeljejeva to je broj 30, što znači da je naboj atomskog jezgra, broj elektrona i protona takođe 30. Cink je u sekundarnoj grupi II IV perioda. Po broju grupe možete odrediti broj atoma koji se nalaze na njenoj valentnoj ili vanjskoj energetskoj razini - respektivno, 2.
Cink kao tipičan alkalni metal
Cink je tipičan predstavnik metala; u svom normalnom stanju ima plavičasto-sivu boju; lako oksidira na zraku, dobivajući na površini oksidni film (ZnO).
Kao tipičan amfoterni metal, cink stupa u interakciju sa atmosferskim kiseonikom: 2Zn+O2=2ZnO - bez temperature, sa stvaranjem oksidnog filma. Kada se zagreje, formira se beli prah.
Sam oksid reaguje sa kiselinama i formira sol i vodu:
2ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O.
sa kiselim rastvorima. Ako je cink uobičajene čistoće, tada je jednadžba reakcije HCl Zn ispod.
Zn+2HCl= ZnCl2+H2 - molekularna jednadžba reakcije.
Zn (naelektrisanje 0) + 2H (naelektrisanje +) + 2Cl (naelektrisanje -) = Zn (naelektrisanje +2) + 2Cl (naelektrisanje -) + 2H (naelektrisanje 0) - kompletna jednačina ionske reakcije Zn HCl.
Zn + 2H(+) = Zn(2+) +H2 - S.I.U. (skraćena jednačina jonske reakcije).
Reakcija cinka sa hlorovodoničnom kiselinom
Ova jednačina reakcije za HCl Zn je redoks tipa. To se može dokazati činjenicom da se tokom reakcije promijenio naboj Zn i H2, uočena je kvalitativna manifestacija reakcije i uočeno je prisustvo oksidirajućeg agensa i redukcionog agensa.
U ovom slučaju, H2 je oksidant, budući da c. O. vodonik prije početka reakcije bio je “+”, a nakon toga postao je “0”. Učestvovao je u procesu redukcije, donirajući 2 elektrona.
Zn je redukcijski agens, učestvuje u oksidaciji, prihvata 2 elektrona, povećava k.o. (stepen oksidacije).
To je također reakcija zamjene. Uključuje 2 supstance, jednostavnu Zn i jednu složenu - HCl. Kao rezultat reakcije nastale su 2 nove tvari, kao i jedna jednostavna - H2 i jedna složena - ZnCl2. Budući da se Zn nalazi u nizu aktivnosti metala prije H2, istisnuo ga je iz tvari koja je s njim reagirala.
Vrijeme je da krenemo dalje. Kao što već znamo, kompletna jonska jednačina treba da se očisti. Potrebno je ukloniti one čestice koje su prisutne i na desnoj i na lijevoj strani jednačine. Ove čestice se ponekad nazivaju "jonima posmatrača"; ne učestvuju u reakciji.
U principu, u ovom dijelu nema ništa komplikovano. Samo trebate biti oprezni i shvatiti da se u nekim slučajevima puna i kratka jednačina mogu poklapati (za više detalja pogledajte primjer 9).
Primjer 5. Napišite potpune i kratke ionske jednadžbe koje opisuju interakciju silicijumske kiseline i kalijevog hidroksida u vodenom rastvoru.
Rješenje. Počnimo, naravno, s molekularnom jednadžbom:
H 2 SiO 3 + 2KOH = K 2 SiO 3 + 2H 2 O.
Silicijumska kiselina je jedan od rijetkih primjera netopivih kiselina; Zapisujemo ga u molekularnom obliku. KOH i K 2 SiO 3 pišemo u ionskom obliku. Naravno, pišemo H 2 O u molekularnom obliku:
H2SiO3+ 2K++ 2OH - = 2K++ SiO 3 2- + 2H 2 O.
Vidimo da se joni kalijuma ne menjaju tokom reakcije. Ove čestice ne učestvuju u procesu, moramo ih ukloniti iz jednačine. Dobijamo željenu kratku ionsku jednačinu:
H 2 SiO 3 + 2OH - = SiO 3 2- + 2H 2 O.
Kao što vidite, proces se svodi na interakciju silicijumske kiseline sa OH - jonima. Ioni kalija u ovom slučaju ne igraju nikakvu ulogu: mogli bismo zamijeniti KOH natrijum hidroksidom ili cezijum hidroksidom, a isti proces bi se dogodio i u reakcionoj tikvici.
Primjer 6. Bakar(II) oksid je otopljen u sumpornoj kiselini. Napišite potpunu i kratku ionsku jednačinu za ovu reakciju.
Rješenje. Basic oksidi reaguje sa kiselinama da nastane so i voda:
H 2 SO 4 + CuO = CuSO 4 + H 2 O.
Odgovarajuće jonske jednačine su date u nastavku. Mislim da je u ovom slučaju nepotrebno bilo šta komentarisati.
2H++ SO 4 2-+ CuO = Cu 2+ + SO 4 2-+H2O
2H + + CuO = Cu 2+ + H 2 O
Primjer 7. Koristeći jonske jednadžbe, opišite interakciju cinka sa klorovodičnom kiselinom.
Rješenje. Metali stoje unutra raspon napona lijevo od vodika, reagiraju s kiselinama i oslobađaju vodik (ne raspravljamo o specifičnim svojstvima oksidirajućih kiselina):
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2.
Kompletna jonska jednadžba se može lako napisati:
Zn + 2H + + 2Cl -= Zn 2+ + 2Cl -+H2.
Nažalost, prilikom prelaska na kratku jednačinu u zadacima ovog tipa, učenici često griješe. Na primjer, uklanjaju cink sa dvije strane jednačine. Ovo je velika greška! Na lijevoj strani nalazi se jednostavna supstanca, nenabijeni atomi cinka. Na desnoj strani vidimo jone cinka. To su potpuno različiti objekti! Postoje još fantastičnije opcije. Na primjer, H+ ioni su precrtani na lijevoj strani, a H2 molekuli su precrtani na desnoj strani. Ovo je motivisano činjenicom da su oba vodonik. Ali onda, slijedeći ovu logiku, možemo, na primjer, pretpostaviti da su H 2, HCOH i CH 4 “isto”, budući da sve ove tvari sadrže vodonik. Pogledajte kako apsurdno može biti!
Naravno, u ovom primjeru možemo (i trebali bismo!) izbrisati samo jone hlora. Dobijamo konačan odgovor:
Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2 .
Za razliku od svih gore navedenih primjera, ova reakcija je redoks (tokom ovog procesa dolazi do promjene oksidaciona stanja). Za nas je to, međutim, potpuno neprincipijelno: opći algoritam za pisanje ionskih jednačina ovdje nastavlja raditi.
Primjer 8. Bakar je stavljen u vodeni rastvor srebrovog nitrata. Opišite procese koji se odvijaju u otopini.
Rješenje. Aktivniji metali (oni lijevo u raspon napona) istiskuju manje aktivne iz rastvora njihovih soli. Bakar se nalazi u naponskom nizu lijevo od srebra, stoga istiskuje Ag iz otopine soli:
Su + 2AgNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2Ag↓.
Kompletne i kratke ionske jednadžbe su date u nastavku:
Cu 0 + 2Ag + + 2NO 3 -= Cu 2+ + 2NO 3 -+ 2Ag↓ 0 ,
Cu 0 + 2Ag + = Cu 2+ + 2Ag↓ 0 .
Primjer 9. Napišite ionske jednadžbe koje opisuju interakciju vodenih otopina barij hidroksida i sumporne kiseline.
Rješenje. Riječ je o reakciji neutralizacije koja je svima dobro poznata; molekularna jednačina se može napisati bez poteškoća:
Ba(OH) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O.
Potpuna jonska jednačina:
Ba 2+ + 2OH - + 2H + + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O.
Došlo je vrijeme da se sastavi kratka jednadžba i ovdje postaje jasan jedan zanimljiv detalj: zapravo, nema šta da se smanji. Ne opažamo identične čestice na desnoj i lijevoj strani jednačine. sta da radim? Tražite grešku? Ne, tu nema greške. Situacija na koju smo naišli je netipična, ali sasvim prihvatljiva. Ovde nema jona posmatrača; sve čestice učestvuju u reakciji: kada se ioni barijuma i sulfatni anion spoje, nastaje talog barijum sulfata, a kada H + i OH - ioni interaguju, nastaje slab elektrolit (voda).
"Ali, pusti me!" - uzvikneš ti. - "Kako možemo napisati kratku jonsku jednačinu?"
Nema šanse! Možete reći da se kratka jednačina poklapa sa punom, možete ponovo prepisati prethodnu jednačinu, ali značenje reakcije se neće promijeniti. Nadajmo se da će vas sastavljači opcija Jedinstvenog državnog ispita spasiti od takvih "klizavih" pitanja, ali, u principu, trebali biste biti spremni za svaki scenarij.
Vrijeme je da počnete raditi sami. Predlažem da izvršite sljedeće zadatke:
Vježba 6. Napišite molekularne i ionske jednadžbe (potpune i kratke) za sljedeće reakcije:
- Ba(OH) 2 + HNO 3 =
- Fe + HBr =
- Zn + CuSO 4 =
- SO2 + KOH =
Kako riješiti zadatak 31 na Jedinstvenom državnom ispitu iz hemije
U principu, već smo raspravljali o algoritmu za rješavanje ovog problema. Jedini problem je što je zadatak Jedinstvenog državnog ispita formuliran pomalo...neobično. Biće vam ponuđena lista od nekoliko supstanci. Morat ćete odabrati dva spoja između kojih je moguća reakcija, napisati molekularne i ionske jednačine. Na primjer, zadatak bi se mogao formulirati na sljedeći način:
Primjer 10. Dostupni su vodeni rastvori natrijum hidroksida, barijum hidroksida, kalijum sulfata, natrijum hlorida i kalijum nitrata. Odaberite dvije tvari koje mogu reagirati jedna s drugom; napišite molekularnu jednačinu za reakciju, kao i potpunu i kratku ionsku jednačinu.
Rješenje. Sećanje svojstva glavnih klasa neorganskih jedinjenja, dolazimo do zaključka da je jedina moguća reakcija interakcija vodenih otopina barij hidroksida i kalijevog sulfata:
Ba(OH) 2 + K 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2KOH.
Potpuna jonska jednačina:
Ba 2+ + 2OH- + 2K++ SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2K+ + 2OH-.
Kratka ionska jednadžba:
Ba 2+ + SO 4 2- \u003d BaSO 4 ↓.
Usput, obratite pažnju na zanimljivu stvar: kratke ionske jednadžbe su se pokazale identičnim u ovom primjeru i primjeru 1 iz prvi dio Ovaj članak. Na prvi pogled ovo izgleda čudno: potpuno različite tvari reagiraju, ali rezultat je isti. Zapravo, ovdje nema ničeg čudnog: ionske jednadžbe pomažu da se sagleda suština reakcije, koja se može sakriti ispod različitih školjki.
I jedan trenutak. Pokušajmo uzeti druge tvari s predložene liste i stvoriti ionske jednadžbe. Pa, na primjer, razmotrite interakciju kalijevog nitrata i natrijum hlorida. Napišimo molekularnu jednačinu:
KNO 3 + NaCl = NaNO 3 + KCl.
Za sada sve izgleda dovoljno uvjerljivo, i prelazimo na punu ionsku jednačinu:
K + + NO 3 - + Na + + Cl - = Na + + NO 3 - + K + + Cl - .
Počinjemo da uklanjamo nepotrebno i otkrivamo neugodan detalj: SVE u ovoj jednadžbi je “ekstra”. Pronalazimo sve čestice prisutne na lijevoj strani na desnoj strani. Šta to znači? Je li to moguće? Da, možda, u ovom slučaju jednostavno nema reakcije; čestice koje su prvobitno bile prisutne u rastvoru će ostati u njemu. Nema reakcije!
Vidite, mirno smo pisali gluposti u molekularnu jednačinu, ali nismo uspjeli "prevariti" kratku jonsku jednačinu. To je upravo slučaj kada formule ispadnu pametnije od nas! Zapamtite: ako prilikom pisanja kratke ionske jednadžbe dođete do potrebe da uklonite sve tvari, to znači da ste ili pogriješili i pokušavate “smanjiti” nešto suvišno, ili ova reakcija uopće nije moguća.
Primjer 11. Natrijum karbonat, kalijum sulfat, cezijum bromid, hlorovodonična kiselina, natrijum nitrat. Sa ponuđene liste odaberite dvije tvari koje mogu reagirati jedna na drugu, napišite molekularnu jednačinu reakcije, kao i potpunu i kratku ionsku jednačinu.
Rješenje. Lista ispod sadrži 4 soli i jednu kiselinu. Soli mogu međusobno reagirati samo ako reakcija proizvede talog, ali nijedna od navedenih soli nije sposobna formirati talog u reakciji s drugom soli s ove liste (provjerite ovu činjenicu pomoću tabela rastvorljivosti!) Kiselina može reagirati sa solju samo ako je sol formirana od slabije kiseline. Sumporna, dušična i bromovodična kiselina ne mogu se istisnuti djelovanjem HCl. Jedina razumna opcija je interakcija hlorovodonične kiseline sa natrijum karbonatom.
Na 2 CO 3 + 2HCl \u003d 2NaCl + H 2 O + CO 2
Napominjemo: umjesto formule H 2 CO 3, koja je teoretski trebala nastati tokom reakcije, pišemo H 2 O i CO 2. To je tačno, jer je ugljična kiselina izuzetno nestabilna čak i na sobnoj temperaturi i lako se razlaže na vodu i ugljični dioksid.
Prilikom pisanja kompletne ionske jednadžbe uzimamo u obzir da ugljični dioksid nije elektrolit:
2Na + + CO 3 2- + 2H + + 2Cl - = 2Na + + 2Cl - + H 2 O + CO 2.
Uklanjanjem viška, dobijamo kratku ionsku jednačinu:
CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2.
Sada malo eksperimentirajte! Pokušajte, kao što smo radili u prethodnom zadatku, da kreirate jonske jednačine za nemoguće reakcije. Uzmite, na primjer, natrijum karbonat i kalijum sulfat ili cezijum bromid i natrijum nitrat. Uvjerite se da je kratka jonska jednačina ponovo "prazna".
- Pogledajmo još 6 primjera rješavanja USE-31 zadataka,
- raspravljat ćemo o tome kako napisati ionske jednadžbe u slučaju složenih redoks reakcija,
- Navedimo primjere ionskih jednadžbi koje uključuju organska jedinjenja,
- Dotaknimo se reakcija ionske izmjene koje se odvijaju u nevodenom mediju.
