Ցինկը (Zn) հողալկալիական մետաղների խմբին պատկանող քիմիական տարր է։ Պարբերական աղյուսակում Մենդելեևը գտնվում է 30 համարի վրա, ինչը նշանակում է, որ ատոմային միջուկի լիցքը, էլեկտրոնների և պրոտոնների թիվը նույնպես 30 է։ Ցինկը IV շրջանի II խմբում է։ Խմբի համարով դուք կարող եք որոշել ատոմների թիվը, որոնք գտնվում են դրա վալենտային կամ արտաքին էներգիայի մակարդակում, համապատասխանաբար, 2:
Ցինկը որպես տիպիկ ալկալի մետաղ
Ցինկը մետաղների տիպիկ ներկայացուցիչ է, նորմալ վիճակում ունի կապտամոխրագույն երանգ, հեշտությամբ օքսիդանում է օդում՝ մակերեսի վրա ձեռք բերելով օքսիդ թաղանթ (ZnO)։
Որպես տիպիկ ամֆոտերային մետաղ՝ ցինկը փոխազդում է մթնոլորտի թթվածնի հետ՝ 2Zn + O2 = 2ZnO - առանց ջերմաստիճանի, օքսիդ թաղանթի առաջացմամբ։ Տաքացնելիս առաջանում է սպիտակ փոշի։
Օքսիդն ինքնին փոխազդում է թթուների հետ՝ առաջացնելով աղ և ջուր.
2ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O.
թթվային լուծույթներով: Եթե ցինկը սովորական մաքրություն ունի, ապա HCl Zn-ի ռեակցիայի հավասարումը ստորև է:
Zn+2HCl= ZnCl2+H2 - մոլեկուլային ռեակցիայի հավասարում.
Zn (լիցքավորում 0) + 2H (լիցք +) + 2Cl (լիցքավորում -) = Zn (լիցքավորում +2) + 2Cl (լիցքավորում -) + 2H (լիցքավորում 0) - ամբողջական Zn HCl իոնային ռեակցիայի հավասարում:
Zn + 2H(+) = Zn(2+) +H2 - S.I.U. (իոնային ռեակցիայի համառոտ հավասարում):
Ցինկի արձագանքը աղաթթվի հետ
HCl Zn ռեակցիայի այս հավասարումը պատկանում է ռեդոքս տեսակին: Դա կարելի է ապացուցել նրանով, որ ռեակցիայի ընթացքում փոխվել է Zn-ի և H2-ի լիցքը, նկատվել է ռեակցիայի որակական դրսեւորում, նկատվել է նաև օքսիդացնող և վերականգնող նյութի առկայություն։
Այս դեպքում H2-ը օքսիդացնող նյութ է, քանի որ ք. Օ. ջրածինը մինչև ռեակցիայի մեկնարկը եղել է «+», իսկ հետո դարձել է «0»։ Նա մասնակցել է կրճատման գործընթացին՝ տալով 2 էլեկտրոն։
Zn-ը վերականգնող նյութ է, մասնակցում է օքսիդացմանը՝ ընդունելով 2 էլեկտրոն՝ մեծացնելով ս.դ. (օքսիդացման աստիճանը):
Դա նաև փոխարինման ռեակցիա է։ Դրա ընթացքում մասնակցել է 2 նյութ՝ պարզ Zn և բարդ՝ HCl։ Ռեակցիայի արդյունքում առաջացել է 2 նոր նյութ, ինչպես նաև մեկ պարզ՝ H2 և մեկ բարդ՝ ZnCl2։ Քանի որ Zn-ը գտնվում է H2-ից առաջ մետաղների ակտիվության շարքում, այն հեռացրեց այն նյութից, որը արձագանքում էր դրա հետ:
Ցինկը (Zn) հողալկալիական մետաղների խմբին պատկանող քիմիական տարր է։ Պարբերական աղյուսակում Մենդելեևը գտնվում է 30 համարի վրա, ինչը նշանակում է, որ ատոմային միջուկի լիցքը, էլեկտրոնների և պրոտոնների թիվը նույնպես 30 է։ Ցինկը IV շրջանի II խմբում է։ Խմբի համարով դուք կարող եք որոշել ատոմների թիվը, որոնք գտնվում են դրա վալենտային կամ արտաքին էներգիայի մակարդակում, համապատասխանաբար, 2:
Ցինկը որպես տիպիկ ալկալի մետաղ
Ցինկը մետաղների տիպիկ ներկայացուցիչ է, նորմալ վիճակում ունի կապտամոխրագույն երանգ, հեշտությամբ օքսիդանում է օդում՝ մակերեսի վրա ձեռք բերելով օքսիդ թաղանթ (ZnO)։
Որպես տիպիկ ամֆոտերային մետաղ՝ ցինկը փոխազդում է մթնոլորտի թթվածնի հետ՝ 2Zn + O2 = 2ZnO - առանց ջերմաստիճանի, օքսիդ թաղանթի առաջացմամբ։ Տաքացնելիս առաջանում է սպիտակ փոշի։
Օքսիդն ինքնին փոխազդում է թթուների հետ՝ առաջացնելով աղ և ջուր.
2ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O.
թթվային լուծույթներով: Եթե ցինկը սովորական մաքրություն ունի, ապա HCl Zn-ի ռեակցիայի հավասարումը ստորև է:
Zn+2HCl= ZnCl2+H2 - մոլեկուլային ռեակցիայի հավասարում.
Zn (լիցքավորում 0) + 2H (լիցք +) + 2Cl (լիցքավորում -) = Zn (լիցքավորում +2) + 2Cl (լիցքավորում -) + 2H (լիցքավորում 0) - ամբողջական Zn HCl իոնային ռեակցիայի հավասարում:
Zn + 2H(+) = Zn(2+) +H2 - S.I.U. (իոնային ռեակցիայի համառոտ հավասարում):
Ցինկի արձագանքը աղաթթվի հետ
HCl Zn ռեակցիայի այս հավասարումը պատկանում է ռեդոքս տեսակին: Դա կարելի է ապացուցել նրանով, որ ռեակցիայի ընթացքում փոխվել է Zn-ի և H2-ի լիցքը, նկատվել է ռեակցիայի որակական դրսեւորում, նկատվել է նաև օքսիդացնող և վերականգնող նյութի առկայություն։
Այս դեպքում H2-ը օքսիդացնող նյութ է, քանի որ ք. Օ. ջրածինը մինչև ռեակցիայի մեկնարկը եղել է «+», իսկ հետո դարձել է «0»։ Նա մասնակցել է կրճատման գործընթացին՝ տալով 2 էլեկտրոն։
Zn-ը վերականգնող նյութ է, մասնակցում է օքսիդացմանը՝ ընդունելով 2 էլեկտրոն՝ մեծացնելով ս.դ. (օքսիդացման աստիճանը):
Դա նաև փոխարինման ռեակցիա է։ Դրա ընթացքում մասնակցել է 2 նյութ՝ պարզ Zn և բարդ՝ HCl։ Ռեակցիայի արդյունքում առաջացել է 2 նոր նյութ, ինչպես նաև մեկ պարզ՝ H2 և մեկ բարդ՝ ZnCl2։ Քանի որ Zn-ը գտնվում է H2-ից առաջ մետաղների ակտիվության շարքում, այն հեռացրեց այն նյութից, որը արձագանքում էր դրա հետ:
Շարժվելու ժամանակն է. Ինչպես արդեն գիտենք, ամբողջական իոնային հավասարումը պետք է «մաքրել»։ Անհրաժեշտ է հեռացնել այն մասնիկները, որոնք առկա են հավասարման և՛ աջ, և՛ ձախ կողմերում։ Այս մասնիկները երբեմն կոչվում են «դիտորդ իոններ»; նրանք չեն մասնակցում ռեակցիային։
Սկզբունքորեն, այս մասում բարդ բան չկա։ Պարզապես պետք է զգույշ լինել և գիտակցել, որ որոշ դեպքերում լրիվ և կարճ հավասարումները կարող են համընկնել (ավելի մանրամասն տե՛ս օրինակ 9):
Օրինակ 5. Գրե՛ք ամբողջական և կարճ իոնային հավասարում, որը նկարագրում է սիլիցիումի թթվի և կալիումի հիդրօքսիդի փոխազդեցությունը ջրային լուծույթում:
Լուծում. Սկսենք, իհարկե, մոլեկուլային հավասարումից.
H 2 SiO 3 + 2KOH = K 2 SiO 3 + 2H 2 O:
Սիլիկաթթուն չլուծվող թթուների հազվագյուտ օրինակներից է. գրված է մոլեկուլային ձևով. KOH և K 2 SiO 3 գրված են իոնային ձևով: H 2 O, իհարկե, մենք գրում ենք մոլեկուլային տեսքով.
H 2 SiO 3 + 2K++ 2OH - = 2K++ SiO 3 2- + 2H 2 O:
Մենք տեսնում ենք, որ կալիումի իոնները չեն փոխվում ռեակցիայի ընթացքում։ Այդ մասնիկները գործընթացին չեն մասնակցում, մենք պետք է դրանք հանենք հավասարումից։ Մենք ստանում ենք ցանկալի կարճ իոնային հավասարումը.
H 2 SiO 3 + 2OH - \u003d SiO 3 2- + 2H 2 O:
Ինչպես տեսնում եք, գործընթացը հանգում է սիլիցիումի թթվի փոխազդեցությանը OH-իոնների հետ: Կալիումի իոնները այս դեպքում ոչ մի դեր չեն խաղում. մենք կարող ենք KOH-ը փոխարինել նատրիումի հիդրօքսիդով կամ ցեզիումի հիդրօքսիդով, և նույն գործընթացը տեղի կունենար ռեակցիայի կոլբայի մեջ։
Օրինակ 6. Պղնձի (II) օքսիդը լուծվել է ծծմբաթթվի մեջ։ Գրե՛ք այս ռեակցիայի ամբողջական և կարճ իոնային հավասարումները:
Լուծում. Հիմնական օքսիդներարձագանքել թթուների հետ՝ առաջացնելով աղ և ջուր.
H 2 SO 4 + CuO \u003d CuSO 4 + H 2 O:
Համապատասխան իոնային հավասարումները տրված են ստորև։ Կարծում եմ՝ այս դեպքում ավելորդ է ինչ-որ բան մեկնաբանել։
2H++ SO 4 2-+ CuO = Cu 2+ + SO 4 2-+ H2O
2H + + CuO = Cu 2+ + H 2 O
Օրինակ 7. Օգտագործեք իոնային հավասարումներ՝ նկարագրելու համար ցինկի փոխազդեցությունը աղաթթվի հետ:
Լուծում. Մետաղները կանգնած են լարումների շարքջրածնի ձախ կողմում, նրանք արձագանքում են թթուների հետ ջրածնի արտազատմամբ (մենք այժմ չենք քննարկում օքսիդացնող թթուների հատուկ հատկությունները).
Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2:
Ամբողջական իոնային հավասարումը կարելի է գրել առանց դժվարության.
Zn+2H++ 2Cl-= Zn2+ + 2Cl-+H2.
Ցավոք, այս տիպի առաջադրանքներում կարճ հավասարման անցնելիս ուսանողները հաճախ սխալվում են: Օրինակ, հավասարման երկու մասից հանեք ցինկը: Սա կոպիտ սխալ է! Ձախ կողմում կա մի պարզ նյութ՝ չլիցքավորված ցինկի ատոմներ։ Աջ կողմում մենք տեսնում ենք ցինկի իոններ: Սրանք լրիվ տարբեր առարկաներ են։ Կան նույնիսկ ավելի ֆանտաստիկ տարբերակներ: Օրինակ, H+ իոնները խաչված են ձախ կողմում, իսկ H 2 մոլեկուլները՝ աջ կողմում: Դա պայմանավորված է նրանով, որ երկուսն էլ ջրածին են: Բայց հետո, հետևելով այս տրամաբանությանը, կարելի է, օրինակ, համարել, որ H 2 , HCOH և CH 4 «մեկ և նույնն են», քանի որ այս բոլոր նյութերը պարունակում են ջրածին: Տեսեք, թե որքան անհեթեթ կարող է դա դառնալ:
Բնականաբար, այս օրինակում մենք կարող ենք (և պետք է!) ջնջել միայն քլորիդ իոնները: Մենք ստանում ենք վերջնական պատասխանը.
Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2:
Ի տարբերություն վերը քննարկված բոլոր օրինակների, այս ռեակցիան ռեդոքս է (այս գործընթացի ընթացքում տեղի է ունենում փոփոխություն օքսիդացման վիճակներ) Մեզ համար, սակայն, դա լիովին անսկզբունքային է՝ իոնային հավասարումներ գրելու ընդհանուր ալգորիթմը շարունակում է գործել նաև այստեղ։
Օրինակ 8. Պղինձը տեղադրվել է արծաթի նիտրատի ջրային լուծույթում։ Նկարագրեք լուծույթում տեղի ունեցող գործընթացները:
Լուծում. Ավելի ակտիվ մետաղներ (ձախից ներս լարումների շարք) պակաս ակտիվները հեռացնել իրենց աղերի լուծույթներից: Պղինձը գտնվում է արծաթից ձախ լարման շարքում, հետևաբար, այն աղի լուծույթից տեղահանում է Ag.
Сu + 2AgNO 3 \u003d Cu (NO 3) 2 + 2Ag ↓:
Ամբողջական և կարճ իոնային հավասարումները տրված են ստորև.
Cu 0 + 2Ag + + 2NO 3 -= Cu 2+ + 2NO 3 -+ 2Ag↓ 0,
Cu 0 + 2Ag + = Cu 2+ + 2Ag↓ 0:
Օրինակ 9. Գրի՛ր բարիումի հիդրօքսիդի և ծծմբաթթվի ջրային լուծույթների փոխազդեցությունը իոնային հավասարումներ։
Լուծում. Սա հայտնի չեզոքացման ռեակցիա է, մոլեկուլային հավասարումը կարելի է գրել առանց դժվարության.
Ba(OH) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O:
Լրիվ իոնային հավասարում.
Ba 2+ + 2OH - + 2H + + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O:
Ժամանակն է կազմել կարճ հավասարում, և այստեղ պարզվում է մի հետաքրքիր դետալ՝ իրականում կրճատելու ոչինչ չկա։ Մենք հավասարման աջ և ձախ կողմերում միանման մասնիկներ չենք դիտում: Ինչ անել? Փնտրու՞մ եք վրիպակ: Ոչ, այստեղ սխալ չկա։ Իրավիճակը, որին հանդիպեցինք, անտիպ է, բայց միանգամայն ընդունելի։ Այստեղ դիտորդական իոններ չկան. ռեակցիային մասնակցում են բոլոր մասնիկները. բարիումի իոնների և սուլֆատի անիոնների միացման ժամանակ առաջանում է բարիումի սուլֆատի նստվածք, իսկ երբ փոխազդում են H+ և OH իոնները՝ ձևավորվում է թույլ էլեկտրոլիտ (ջուր):
«Բայց, թույլ տվեք»: - բացականչում ես. - «Ինչպե՞ս ենք գրում կարճ իոնային հավասարում»:
Ոչ մի դեպքում! Կարելի է ասել, որ կարճ հավասարումը նույնն է, ինչ լրիվը, կարող եք նորից գրել նախորդ հավասարումը, բայց սրանից ռեակցիայի իմաստը չի փոխվի։ Հուսանք, որ USE տարբերակների կազմողները ձեզ կազատեն նման «սայթաքուն» հարցերից, սակայն, սկզբունքորեն, պետք է պատրաստ լինել ցանկացած սցենարի։
Ժամանակն է սկսել ինքնուրույն աշխատել։ Առաջարկում եմ կատարել հետևյալ առաջադրանքները.
Վարժություն 6. Գրե՛ք մոլեկուլային և իոնային հավասարումներ (լրիվ և կարճ) հետևյալ ռեակցիաների համար.
- Ba(OH) 2 + HNO 3 =
- Fe + HBr =
- Zn + CuSO 4 \u003d
- SO 2 + KOH =
Ինչպես լուծել քիմիայի քննության 31 առաջադրանքը
Սկզբունքորեն մենք արդեն վերլուծել ենք այս խնդրի լուծման ալգորիթմը։ Միակ խնդիրն այն է, որ քննության առաջադրանքը ձևակերպված է ինչ-որ... արտասովոր։ Ձեզ կներկայացվի մի քանի նյութերի ցանկ: Դուք պետք է ընտրեք երկու միացություն, որոնց միջև հնարավոր է ռեակցիա, կազմեք մոլեկուլային և իոնային հավասարումներ։ Օրինակ, առաջադրանքը կարող է ձևակերպվել հետևյալ կերպ.
Օրինակ 10. Հասանելի են նատրիումի հիդրօքսիդի, բարիումի հիդրօքսիդի, կալիումի սուլֆատի, նատրիումի քլորիդի և կալիումի նիտրատի ջրային լուծույթները։ Ընտրեք երկու նյութ, որոնք կարող են փոխազդել միմյանց հետ. գրի՛ր ռեակցիայի մոլեկուլային հավասարումը, ինչպես նաև լրիվ և կարճ իոնային հավասարումները։
Լուծում. հիշելով անօրգանական միացությունների հիմնական դասերի հատկությունները, եզրակացնում ենք, որ միակ հնարավոր ռեակցիան բարիումի հիդրօքսիդի և կալիումի սուլֆատի ջրային լուծույթների փոխազդեցությունն է.
Ba(OH) 2 + K 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2KOH:
Լրիվ իոնային հավասարում.
Ba 2+ + 2OH- + 2K++ SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2K+ + 2OH-.
Համառոտ իոնային հավասարում.
Ba 2+ + SO 4 2- \u003d BaSO 4 ↓:
Ի դեպ, ուշադրություն դարձրեք մի հետաքրքիր կետի. հակիրճ իոնային հավասարումները պարզվեցին, որ նույնական են այս օրինակում և օրինակ 1-ում. առաջին մասայս հոդվածը. Առաջին հայացքից սա տարօրինակ է թվում՝ բոլորովին տարբեր նյութեր են արձագանքում, բայց արդյունքը նույնն է։ Փաստորեն, այստեղ ոչ մի տարօրինակ բան չկա՝ իոնային հավասարումները օգնում են տեսնել ռեակցիայի էությունը, որը կարող է թաքնվել տարբեր պատյանների տակ։
Եվ մի պահ. Փորձենք առաջարկվող ցանկից վերցնել այլ նյութեր և կազմել իոնային հավասարումներ։ Դե, օրինակ, հաշվի առեք կալիումի նիտրատի և նատրիումի քլորիդի փոխազդեցությունը: Եկեք գրենք մոլեկուլային հավասարումը.
KNO 3 + NaCl = NaNO 3 + KCl:
Առայժմ ամեն ինչ բավականին հավանական է թվում, և մենք անցնում ենք ամբողջական իոնային հավասարմանը.
K + + NO 3 - + Na + + Cl - \u003d Na + + NO 3 - + K + + Cl -.
Մենք սկսում ենք հեռացնել ավելցուկը և գտնել մի տհաճ դետալ՝ այս հավասարման մեջ ԱՄԵՆ ԻՆՉ «ավելորդ» է։ Բոլոր այն մասնիկները, որոնք առկա են ձախ կողմում, մենք գտնում ենք աջում: Ինչ է սա նշանակում? Դա հնարավոր է? Այո, թերևս, այս դեպքում ոչ մի արձագանք չի լինում. մասնիկները, որոնք ի սկզբանե եղել են լուծույթում, կմնան դրա մեջ: Ոչ մի արձագանք!
Տեսեք, մոլեկուլային հավասարման մեջ մենք անաղմուկ գրում էինք անհեթեթություն, բայց չկարողացանք «քցել» կարճ իոնային հավասարումը։ Սա այն դեպքն է, երբ բանաձեւերը մեզնից խելացի են։ Հիշեք. եթե կարճ իոնային հավասարում գրելիս դուք գալիս եք բոլոր նյութերը հեռացնելու անհրաժեշտությանը, դա նշանակում է, որ կամ սխալ եք թույլ տվել և փորձում եք «նվազեցնել» ինչ-որ ավելորդ բան, կամ ընդհանրապես այս ռեակցիան անհնար է:
Օրինակ 11. Նատրիումի կարբոնատ, կալիումի սուլֆատ, ցեզիումի բրոմիդ, աղաթթու, նատրիումի նիտրատ: Առաջարկվող ցանկից ընտրեք երկու նյութ, որոնք կարող են փոխազդել միմյանց հետ, գրեք ռեակցիայի մոլեկուլային հավասարումը, ինչպես նաև ամբողջական և կարճ իոնային հավասարումները։
Լուծում. Վերոնշյալ ցանկում կա 4 աղ և մեկ թթու: Աղերը կարող են փոխազդել միմյանց հետ միայն այն դեպքում, եթե ռեակցիայի ընթացքում առաջանում է նստվածք, սակայն թվարկված աղերից և ոչ մեկը ի վիճակի չէ այս ցուցակից մեկ այլ աղի հետ ռեակցիայի մեջ նստվածք ձևավորել (ստուգեք այս փաստը՝ օգտագործելով լուծելիության աղյուսակ!) Թթուն կարող է արձագանքել աղի հետ միայն այն դեպքում, երբ աղը ձևավորվում է ավելի թույլ թթվի կողմից: Ծծմբական, ազոտային և հիդրոբրոմի թթուները չեն կարող տեղահանվել HCl-ի ազդեցությամբ: Միակ ողջամիտ տարբերակը աղաթթվի փոխազդեցությունն է նատրիումի կարբոնատի հետ։
Na 2 CO 3 + 2HCl \u003d 2NaCl + H 2 O + CO 2
Խնդրում ենք նկատի ունենալ. H 2 CO 3 բանաձևի փոխարեն, որը, տեսականորեն, պետք է ձևավորվեր ռեակցիայի ընթացքում, գրում ենք H 2 O և CO 2: Սա ճիշտ է, քանի որ ածխաթթուն չափազանց անկայուն է նույնիսկ սենյակային ջերմաստիճանում և հեշտությամբ քայքայվում է ջրի և ածխաթթու գազի:
Ամբողջական իոնային հավասարումը գրելիս հաշվի ենք առնում, որ ածխաթթու գազը էլեկտրոլիտ չէ.
2Na + + CO 3 2- + 2H + + 2Cl - \u003d 2Na + + 2Cl - + H 2 O + CO 2:
Մենք հեռացնում ենք ավելցուկը, ստանում ենք կարճ իոնային հավասարում.
CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2:
Հիմա մի քիչ փորձիր։ Փորձեք, ինչպես արեցինք նախորդ խնդիրում, գրել իոնային հավասարումներ անհնարին ռեակցիաների համար: Վերցրեք, օրինակ, նատրիումի կարբոնատը և կալիումի սուլֆատը, կամ ցեզիումի բրոմիդը և նատրիումի նիտրատը: Համոզվեք, որ կարճ իոնային հավասարումը կրկին «դատարկ» է:
- հաշվի առեք USE-31 առաջադրանքների լուծման ևս 6 օրինակ,
- քննարկել, թե ինչպես գրել իոնային հավասարումներ բարդ ռեդոքս ռեակցիաների համար,
- մենք բերում ենք օրգանական միացություններ պարունակող իոնային հավասարումների օրինակներ,
- Անդրադառնանք իոնափոխանակման ռեակցիաներին, որոնք տեղի են ունենում ոչ ջրային միջավայրում։
