وقت آن است که ادامه دهیم. همانطور که می دانیم، معادله یونی کامل باید "پاکسازی" شود. لازم است ذراتی که در سمت راست و چپ معادله وجود دارند حذف شوند. گاهی اوقات به این ذرات «یون ناظر» می گویند. آنها در واکنش شرکت نمی کنند.
در اصل، هیچ چیز پیچیده ای در این بخش وجود ندارد. فقط باید مراقب باشید و متوجه شوید که در برخی موارد معادلات کامل و کوتاه ممکن است با هم مطابقت داشته باشند (برای جزئیات بیشتر به مثال 9 مراجعه کنید).
مثال 5. یک معادله یونی کامل و کوتاه بنویسید که برهمکنش اسید سیلیسیک و هیدروکسید پتاسیم را در یک محلول آبی توضیح دهد.
راه حل. البته بیایید با معادله مولکولی شروع کنیم:
H 2 SiO 3 + 2KOH = K 2 SiO 3 + 2H 2 O.
اسید سیلیسیک یکی از نمونه های نادر اسیدهای نامحلول است. به شکل مولکولی نوشته شده است. KOH و K 2 SiO 3 به شکل یونی نوشته می شوند. H 2 O البته به شکل مولکولی می نویسیم:
H 2 SiO 3 + 2K++ 2OH - = 2K++ SiO 3 2- + 2H 2 O.
می بینیم که یون های پتاسیم در طول واکنش تغییر نمی کنند. این ذرات در فرآیند شرکت نمی کنند، باید آنها را از معادله حذف کنیم. معادله یونی کوتاه مورد نظر را بدست می آوریم:
H 2 SiO 3 + 2OH - \u003d SiO 3 2- + 2H 2 O.
همانطور که می بینید، این فرآیند به برهمکنش اسید سیلیسیک با یون های OH منجر می شود. یون‌های پتاسیم در این مورد هیچ نقشی ندارند: می‌توانیم KOH را با هیدروکسید سدیم یا هیدروکسید سزیم جایگزین کنیم و همین فرآیند در فلاسک واکنش انجام می‌شود.
مثال 6. اکسید مس (II) در اسید سولفوریک حل شد. معادلات یونی کامل و کوتاه این واکنش را بنویسید.
راه حل. اکسیدهای پایه با اسیدها واکنش داده و نمک و آب تشکیل می دهند:
H 2 SO 4 + CuO \u003d CuSO 4 + H 2 O.
معادلات یونی مربوطه در زیر آورده شده است. من فکر می کنم در این مورد نیازی به اظهار نظر در مورد چیزی نیست.
2H++ SO 4 2-+ CuO = Cu 2 + + SO 4 2-+ H2O
2H + + CuO = Cu 2 + + H 2 O
مثال 7. از معادلات یونی برای توصیف برهمکنش روی با اسید هیدروکلریک استفاده کنید.
راه حل. فلزاتی که در یک سری ولتاژ در سمت چپ هیدروژن قرار دارند با آزاد شدن هیدروژن با اسیدها واکنش می دهند (اکنون در مورد خواص خاص اسیدهای اکسید کننده صحبت نمی کنیم):
Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2.
معادله یونی کامل را می توان بدون مشکل نوشت:
Zn+2H++ 2Cl-= Zn2+ + 2Cl-+H2.
متأسفانه، هنگام تغییر به یک معادله کوتاه در وظایفی از این نوع، دانش آموزان اغلب اشتباه می کنند. به عنوان مثال، روی را از دو قسمت معادله خارج کنید. این یک اشتباه فاحش است! در سمت چپ یک ماده ساده وجود دارد، اتم های روی بدون بار. در سمت راست یون های روی را می بینیم. اینها اشیاء کاملاً متفاوت هستند! حتی گزینه های خارق العاده تری نیز وجود دارد. به عنوان مثال، یون های H+ در سمت چپ خط کشیده شده اند و مولکول های H 2 در سمت راست خط کشیده شده اند. دلیل این امر این است که هر دو هیدروژن هستند. اما پس از آن، با پیروی از این منطق، می توان برای مثال، در نظر گرفت که H 2، HCOH و CH 4 "یک و یکسان" هستند، زیرا همه این مواد حاوی هیدروژن هستند. ببینید چقدر می تواند پوچ باشد!
به طور طبیعی، در این مثال، ما می توانیم (و باید!) فقط یون های کلرید را پاک کنیم. جواب نهایی را می گیریم:
Zn + 2H + = Zn 2 + + H 2 .
برخلاف تمام مثال‌هایی که در بالا بحث شد، این واکنش ردوکس است (در طول این فرآیند، حالت‌های اکسیداسیون تغییر می‌کند). اما برای ما این کاملاً غیراصولی است: الگوریتم کلی برای نوشتن معادلات یونی در اینجا نیز به کار خود ادامه می دهد.
مثال 8. مس در محلول آبی نیترات نقره قرار داده شد. فرآیندهای رخ داده در محلول را شرح دهید.
راه حل. فلزات فعال تر (که در ردیف ولتاژها در سمت چپ ایستاده اند) فلزات کمتر فعال را از محلول نمک هایشان جابجا می کنند. مس در سری ولتاژ سمت چپ نقره قرار دارد، بنابراین، Ag را از محلول نمک جابجا می کند:
Сu + 2AgNO 3 \u003d Cu (NO 3) 2 + 2Ag ↓.
معادلات یونی کامل و کوتاه در زیر آورده شده است:
مس 0 + 2 Ag + + 2NO 3 -= Cu 2+ + 2NO 3 -+ 2Ag↓ 0 ,
Cu 0 + 2Ag + = Cu 2+ + 2Ag↓ 0.
مثال 9. معادلات یونی را که برهمکنش محلول های آبی هیدروکسید باریم و اسید سولفوریک را توصیف می کند بنویسید.
راه حل. این یک واکنش خنثی سازی شناخته شده است، معادله مولکولی را می توان بدون مشکل نوشت:
Ba(OH) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O.
معادله یونی کامل:
Ba 2 + + 2OH - + 2H + + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O.
وقت آن است که یک معادله کوتاه بسازیم، و در اینجا به یک جزئیات جالب توجه می شود: در واقع چیزی برای کاهش وجود ندارد. ما ذرات یکسان را در سمت راست و چپ معادله مشاهده نمی کنیم. چه باید کرد؟ به دنبال یک باگ هستید؟ نه اینجا اشتباهی نیست وضعیتی که ما با آن مواجه شدیم غیر معمول است، اما کاملا قابل قبول است. در اینجا هیچ یون ناظری وجود ندارد. همه ذرات در واکنش شرکت می کنند: هنگامی که یون های باریم و آنیون های سولفات با هم ترکیب می شوند، رسوب سولفات باریم تشکیل می شود و هنگامی که یون های H + و OH برهم کنش می کنند، یک الکترولیت ضعیف (آب) تشکیل می شود.
"اما اجازه بده!" -تعریف میکنی - "چگونه یک معادله یونی کوتاه بنویسیم؟"
به هیچ وجه! می توانید بگویید که معادله کوتاه همان معادله کامل است، می توانید دوباره معادله قبلی را بازنویسی کنید، اما معنای واکنش از این تغییر نمی کند. بیایید امیدوار باشیم که کامپایلرهای گزینه های USE شما را از چنین سؤالات "لغزنده" نجات دهند، اما، در اصل، شما باید برای هر سناریویی آماده باشید.
وقت آن است که خودتان کار را شروع کنید. من به شما پیشنهاد می کنم کارهای زیر را انجام دهید:
تمرین 6. برای واکنش های زیر معادلات مولکولی و یونی (کامل و کوتاه) بنویسید:
- Ba(OH) 2 + HNO 3 =
- Fe + HBr =
- Zn + CuSO 4 \u003d
- SO 2 + KOH =
چگونه تکلیف 31 امتحان شیمی را حل کنیم
در اصل، ما قبلا الگوریتم حل این مشکل را تحلیل کرده ایم. تنها مشکل این است که تکلیف امتحان تا حدودی ... غیرعادی فرموله شده است. لیستی از چندین ماده به شما ارائه می شود. شما باید دو ترکیب را انتخاب کنید که بین آنها واکنش ممکن است، یک معادله مولکولی و یونی ایجاد کنید. به عنوان مثال، یک کار ممکن است به صورت زیر فرموله شود:
مثال 10. محلول های آبی هیدروکسید سدیم، هیدروکسید باریم، سولفات پتاسیم، کلرید سدیم و نیترات پتاسیم موجود است. دو ماده را انتخاب کنید که می توانند با یکدیگر واکنش نشان دهند. معادله مولکولی واکنش و همچنین معادلات یونی کامل و کوتاه را بنویسید.
راه حل. با یادآوری خواص کلاس های اصلی ترکیبات معدنی، به این نتیجه می رسیم که تنها واکنش ممکن، برهمکنش محلول های آبی هیدروکسید باریم و سولفات پتاسیم است:
Ba(OH) 2 + K 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2KOH.
معادله یونی کامل:
Ba 2+ + 2OH- + 2K++ SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2K+ + 2OH-.
معادله یونی مختصر:
Ba 2+ + SO 4 2- \u003d BaSO 4 ↓.
به هر حال، به یک نکته جالب توجه کنید: معادلات یونی کوتاه در این مثال و در مثال 1 از قسمت اول این مقاله یکسان بودند. در نگاه اول، این عجیب به نظر می رسد: مواد کاملا متفاوت واکنش نشان می دهند، اما نتیجه یکسان است. در واقع، هیچ چیز عجیبی در اینجا وجود ندارد: معادلات یونی به دیدن ماهیت واکنش کمک می کند، که می تواند در زیر پوسته های مختلف پنهان شود.
و یک لحظه بیایید سعی کنیم مواد دیگری را از لیست پیشنهادی گرفته و معادلات یونی بسازیم. خوب، برای مثال، تعامل نیترات پتاسیم و کلرید سدیم را در نظر بگیرید. بیایید معادله مولکولی را بنویسیم:
KNO 3 + NaCl = NaNO 3 + KCl.
تا اینجا، همه چیز به اندازه کافی قابل قبول به نظر می رسد، و ما به معادله یونی کامل می رویم:
K + + NO 3 - + Na + + Cl - \u003d Na + + NO 3 - + K + + Cl -.
ما شروع به حذف اضافی می کنیم و یک جزئیات ناخوشایند پیدا می کنیم: همه چیز در این معادله "زائد" است. تمام ذرات موجود در سمت چپ را در سمت راست می یابیم. این یعنی چی؟ آیا امکان دارد؟ بله، شاید، در این مورد هیچ واکنشی رخ نمی دهد. ذراتی که در ابتدا در محلول وجود داشتند در آن باقی خواهند ماند. بدون واکنش!
ببینید، در معادله مولکولی ما بی سر و صدا مزخرف نوشتیم، اما نتوانستیم معادله یونی کوتاه را "تقلب" کنیم. این زمانی است که فرمول ها از ما باهوش ترند! به یاد داشته باشید: اگر هنگام نوشتن یک معادله یونی کوتاه، نیاز به حذف همه مواد پیدا کردید، به این معنی است که یا اشتباه کرده اید و سعی می کنید چیزی اضافی را "کاهش دهید" یا این واکنش به طور کلی غیرممکن است.
مثال 11. کربنات سدیم، سولفات پتاسیم، برومید سزیم، اسید هیدروکلریک، نیترات سدیم. از لیست پیشنهادی، دو ماده را انتخاب کنید که می توانند با یکدیگر واکنش دهند، معادله مولکولی واکنش و همچنین معادلات یونی کامل و کوتاه را بنویسید.
راه حل. در لیست فوق 4 نمک و یک اسید وجود دارد. نمک ها تنها در صورتی می توانند با یکدیگر واکنش دهند که در طی واکنش رسوبی تشکیل شود، اما هیچ یک از نمک های ذکر شده قادر به تشکیل رسوب در واکنش با نمک دیگری از این لیست نیستند (این واقعیت را با استفاده از جدول حلالیت بررسی کنید!) اسید قادر به تشکیل رسوب در واکنش با نمک دیگری از این لیست است. واکنش با نمک تنها زمانی که نمک توسط اسید ضعیف تری تشکیل شود. اسیدهای سولفوریک، نیتریک و هیدروبرومیک را نمی توان با عمل HCl جابجا کرد. تنها گزینه معقول برهمکنش اسید هیدروکلریک با کربنات سدیم است.
Na 2 CO 3 + 2HCl \u003d 2NaCl + H 2 O + CO 2
لطفا توجه داشته باشید: به جای فرمول H 2 CO 3، که در تئوری، باید در طی واکنش تشکیل می شد، H 2 O و CO 2 را می نویسیم. این درست است، زیرا اسید کربنیک حتی در دمای اتاق نیز بسیار ناپایدار است و به راحتی به آب و دی اکسید کربن تجزیه می شود.
هنگام نوشتن معادله کامل یونی، در نظر می گیریم که دی اکسید کربن یک الکترولیت نیست:
2Na + + CO 3 2- + 2H + + 2Cl - \u003d 2Na + + 2Cl - + H 2 O + CO 2.
مازاد را حذف می کنیم، یک معادله یونی کوتاه به دست می آوریم:
CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2.
حالا کمی آزمایش کنید! سعی کنید، همانطور که در مسئله قبلی انجام دادیم، معادلات یونی را برای واکنش های غیرممکن بنویسید. به عنوان مثال، کربنات سدیم و سولفات پتاسیم، یا برومید سزیم و نیترات سدیم را در نظر بگیرید. مطمئن شوید که معادله یونی کوتاه دوباره "خالی" است.
- 6 مثال دیگر از حل وظایف USE-31 را در نظر بگیرید،
- در مورد نحوه نوشتن معادلات یونی برای واکنش های ردوکس پیچیده بحث کنید،
- ما مثال هایی از معادلات یونی شامل ترکیبات آلی می آوریم،
- اجازه دهید واکنش‌های تبادل یونی را که در یک محیط غیر آبی رخ می‌دهند، بررسی کنیم.
روی (Zn) یک عنصر شیمیایی متعلق به گروه فلزات قلیایی خاکی است. در جدول تناوبی، مندلیف در عدد 30 قرار دارد، به این معنی که بار هسته اتم، تعداد الکترون ها و پروتون ها نیز 30 است. روی در گروه سمت II دوره IV قرار دارد. با شماره گروه، می توانید تعداد اتم هایی را که در ظرفیت یا سطح انرژی خارجی آن قرار دارند - به ترتیب 2 تعیین کنید.
روی به عنوان یک فلز قلیایی معمولی
روی نماینده معمولی فلزات است، در حالت عادی دارای رنگ خاکستری مایل به آبی است، به راحتی در هوا اکسید می شود و یک فیلم اکسید (ZnO) روی سطح به دست می آورد.
به عنوان یک فلز آمفوتریک معمولی، روی با اکسیژن اتمسفر تعامل دارد: 2Zn + O2 = 2ZnO - بدون دما، با تشکیل یک فیلم اکسید. هنگامی که گرم می شود، یک پودر سفید تشکیل می شود.
خود اکسید با اسیدها واکنش می دهد و نمک و آب تشکیل می دهد:
2ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O.
با محلول های اسیدی اگر روی با خلوص معمولی باشد، معادله واکنش برای HCl روی در زیر آمده است.
Zn+2HCl= ZnCl2+H2 - معادله واکنش مولکولی.
Zn (شارژ 0) + 2H (شارژ +) + 2Cl (شارژ -) = روی (شارژ +2) + 2Cl (شارژ -) + 2H (شارژ 0) - معادله کامل واکنش یونی روی HCl.
Zn + 2H(+) = Zn(2+) +H2 - S.I.U. (معادله واکنش یونی به اختصار).
واکنش روی با اسید هیدروکلریک
این معادله واکنش HCl Zn متعلق به نوع ردوکس است. این را می توان با این واقعیت ثابت کرد که بار روی و H2 در طول واکنش تغییر کرد، یک تجلی کیفی از واکنش مشاهده شد و حضور یک عامل اکسید کننده و یک عامل احیا کننده نیز مشاهده شد.
در این مورد، H2 یک عامل اکسید کننده است، زیرا c. O. هیدروژن قبل از شروع واکنش "+" بود و بعد از آن "0" شد. او با دادن 2 الکترون در فرآیند کاهش شرکت کرد.
روی یک عامل کاهنده است، در اکسیداسیون شرکت می کند، 2 الکترون می پذیرد و s.d را افزایش می دهد. (درجه اکسیداسیون).
همچنین یک واکنش جایگزینی است. در طی آن، 2 ماده، روی ساده و پیچیده - HCl شرکت کردند. در نتیجه واکنش، 2 ماده جدید و همچنین یک ماده ساده - H2 و یک پیچیده - ZnCl2 تشکیل شد. از آنجایی که روی در سری فعالیت فلزات قبل از H2 قرار دارد، آن را از ماده ای که با آن واکنش می دهد جابجا کرد.
روی (Zn) یک عنصر شیمیایی متعلق به گروه فلزات قلیایی خاکی است. در جدول تناوبی، مندلیف در عدد 30 قرار دارد، به این معنی که بار هسته اتم، تعداد الکترون ها و پروتون ها نیز 30 است. روی در گروه سمت II دوره IV قرار دارد. با شماره گروه، می توانید تعداد اتم هایی را که در ظرفیت یا سطح انرژی خارجی آن قرار دارند - به ترتیب 2 تعیین کنید.
روی به عنوان یک فلز قلیایی معمولی
روی نماینده معمولی فلزات است، در حالت عادی دارای رنگ خاکستری مایل به آبی است، به راحتی در هوا اکسید می شود و یک فیلم اکسید (ZnO) روی سطح به دست می آورد.
به عنوان یک فلز آمفوتریک معمولی، روی با اکسیژن اتمسفر تعامل دارد: 2Zn + O2 = 2ZnO - بدون دما، با تشکیل یک فیلم اکسید. هنگامی که گرم می شود، یک پودر سفید تشکیل می شود.
خود اکسید با اسیدها واکنش می دهد و نمک و آب تشکیل می دهد:
2ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O.
با محلول های اسیدی اگر روی با خلوص معمولی باشد، معادله واکنش برای HCl روی در زیر آمده است.
Zn+2HCl= ZnCl2+H2 - معادله واکنش مولکولی.
Zn (شارژ 0) + 2H (شارژ +) + 2Cl (شارژ -) = روی (شارژ +2) + 2Cl (شارژ -) + 2H (شارژ 0) - معادله کامل واکنش یونی روی HCl.
Zn + 2H(+) = Zn(2+) +H2 - S.I.U. (معادله واکنش یونی به اختصار).
واکنش روی با اسید هیدروکلریک
این معادله واکنش HCl Zn متعلق به نوع ردوکس است. این را می توان با این واقعیت ثابت کرد که بار روی و H2 در طول واکنش تغییر کرد، یک تجلی کیفی از واکنش مشاهده شد و حضور یک عامل اکسید کننده و یک عامل احیا کننده نیز مشاهده شد.
در این مورد، H2 یک عامل اکسید کننده است، زیرا c. O. هیدروژن قبل از شروع واکنش "+" بود و بعد از آن "0" شد. او با دادن 2 الکترون در فرآیند کاهش شرکت کرد.
روی یک عامل کاهنده است، در اکسیداسیون شرکت می کند، 2 الکترون می پذیرد و s.d را افزایش می دهد. (درجه اکسیداسیون).
همچنین یک واکنش جایگزینی است. در طی آن، 2 ماده، روی ساده و پیچیده - HCl شرکت کردند. در نتیجه واکنش، 2 ماده جدید و همچنین یک ماده ساده - H2 و یک پیچیده - ZnCl2 تشکیل شد. از آنجایی که روی در سری فعالیت فلزات قبل از H2 قرار دارد، آن را از ماده ای که با آن واکنش می دهد جابجا کرد.
