დროა გადავიდეთ. როგორც უკვე ვიცით, სრული იონური განტოლება უნდა გაიწმინდოს. აუცილებელია იმ ნაწილაკების ამოღება, რომლებიც წარმოდგენილია განტოლების ორივე მარჯვენა და მარცხენა მხარეს. ამ ნაწილაკებს ზოგჯერ „დამკვირვებლის იონებს“ უწოდებენ; ისინი არ იღებენ მონაწილეობას რეაქციაში.
პრინციპში, ამ ნაწილში არაფერია რთული. თქვენ უბრალოდ უნდა იყოთ ფრთხილად და გააცნობიეროთ, რომ ზოგიერთ შემთხვევაში სრული და მოკლე განტოლებები შეიძლება ემთხვეოდეს (დაწვრილებით იხილეთ მაგალითი 9).
მაგალითი 5. დაწერეთ სრული და მოკლე იონური განტოლებები, რომლებიც აღწერს სილიციუმის მჟავას და კალიუმის ჰიდროქსიდის ურთიერთქმედებას წყალხსნარში.
გამოსავალი. დავიწყოთ, ბუნებრივია, მოლეკულური განტოლებით:
H 2 SiO 3 + 2KOH = K 2 SiO 3 + 2H 2 O.
სილიციუმის მჟავა უხსნადი მჟავების ერთ-ერთი იშვიათი მაგალითია; ჩვენ ვწერთ მას მოლეკულური ფორმით. ჩვენ ვწერთ KOH და K 2 SiO 3 იონურ ფორმაში. ბუნებრივია, ჩვენ ვწერთ H 2 O მოლეკულური ფორმით:
H2SiO3+ 2K++ 2OH - = 2K++ SiO 3 2- + 2H 2 O.
ჩვენ ვხედავთ, რომ კალიუმის იონები არ იცვლება რეაქციის დროს. ეს ნაწილაკები არ მონაწილეობენ პროცესში, ჩვენ უნდა ამოიღოთ ისინი განტოლებიდან. ჩვენ ვიღებთ სასურველ მოკლე იონურ განტოლებას:
H 2 SiO 3 + 2OH - = SiO 3 2- + 2H 2 O.
როგორც ხედავთ, პროცესი მოდის სილიციუმის მჟავას OH - იონებთან ურთიერთქმედებით. კალიუმის იონები ამ შემთხვევაში არანაირ როლს არ თამაშობენ: ჩვენ შეგვიძლია შევცვალოთ KOH ნატრიუმის ჰიდროქსიდით ან ცეზიუმის ჰიდროქსიდით და იგივე პროცესი მოხდება რეაქციის კოლბაში.
მაგალითი 6. სპილენძის (II) ოქსიდი იხსნება გოგირდის მჟავაში. დაწერეთ სრული და მოკლე იონური განტოლება ამ რეაქციისთვის.
გამოსავალი. ძირითადი ოქსიდები რეაგირებენ მჟავებთან და წარმოქმნიან მარილს და წყალს:
H 2 SO 4 + CuO = CuSO 4 + H 2 O.
შესაბამისი იონური განტოლებები მოცემულია ქვემოთ. ვფიქრობ, ამ შემთხვევაში რაიმე კომენტარის გაკეთება ზედმეტია.
2H++ SO 4 2-+ CuO = Cu 2+ + SO 4 2-+H2O
2H + + CuO = Cu 2+ + H 2 O
მაგალითი 7. იონური განტოლებების გამოყენებით აღწერეთ თუთიის ურთიერთქმედება მარილმჟავასთან.
გამოსავალი. წყალბადის მარცხნივ ძაბვის სერიაში მდებარე ლითონები რეაგირებენ მჟავებთან წყალბადის გამოყოფისთვის (ჩვენ არ განვიხილავთ ჟანგვის მჟავების სპეციფიკურ თვისებებს):
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2.
სრული იონური განტოლება მარტივად შეიძლება დაიწეროს:
Zn + 2H + + 2Cl -= Zn 2+ + 2Cl -+H2.
სამწუხაროდ, ამ ტიპის ამოცანებში მოკლე განტოლებაზე გადასვლისას მოსწავლეები ხშირად უშვებენ შეცდომებს. მაგალითად, ისინი ამოიღებენ თუთიას განტოლების ორი მხრიდან. ეს დიდი შეცდომაა! მარცხენა მხარეს არის მარტივი ნივთიერება, დაუმუხტი თუთიის ატომები. მარჯვენა მხარეს ვხედავთ თუთიის იონებს. ეს არის სრულიად განსხვავებული ობიექტები! კიდევ უფრო ფანტასტიკური ვარიანტებია. მაგალითად, H+ იონები გადაკვეთილია მარცხენა მხარეს, ხოლო H2 მოლეკულები გადაკვეთილია მარჯვენა მხარეს. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ორივე წყალბადია. მაგრამ შემდეგ, ამ ლოგიკის მიხედვით, შეგვიძლია, მაგალითად, ვივარაუდოთ, რომ H 2, HCOH და CH 4 არის "იგივე რამ", რადგან ყველა ეს ნივთიერება შეიცავს წყალბადს. ნახეთ, როგორი აბსურდი შეიძლება გახდეს!
ბუნებრივია, ამ მაგალითში ჩვენ შეგვიძლია (და უნდა!) წავშალოთ მხოლოდ ქლორის იონები. ჩვენ ვიღებთ საბოლოო პასუხს:
Zn + 2H + = Zn 2+ + H2.
ზემოთ განხილული ყველა მაგალითისგან განსხვავებით, ეს რეაქცია რედოქსულია (ამ პროცესის დროს ხდება ჟანგვის მდგომარეობის ცვლილება). ჩვენთვის კი ეს სრულიად არაპრინციპულია: იონური განტოლებების ჩაწერის ზოგადი ალგორითმი აქ აგრძელებს მუშაობას.
მაგალითი 8. სპილენძი მოათავსეს ვერცხლის ნიტრატის წყალხსნარში. აღწერეთ ხსნარში მიმდინარე პროცესები.
გამოსავალი. უფრო აქტიური ლითონები (მარცხნივ ძაბვის სერიაში) ანაცვლებენ ნაკლებად აქტიურებს მათი მარილების ხსნარებიდან. სპილენძი მდებარეობს ძაბვის სერიაში ვერცხლის მარცხნივ, შესაბამისად, ის ანაცვლებს Ag-ს მარილის ხსნარიდან:
Сu + 2AgNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2Ag↓.
სრული და მოკლე იონური განტოლებები მოცემულია ქვემოთ:
Cu 0 + 2Ag + + 2NO 3 -= Cu 2+ + 2NO 3 -+ 2აგ↓ 0,
Cu 0 + 2Ag + = Cu 2+ + 2Ag↓ 0 .
მაგალითი 9. დაწერეთ იონური განტოლებები, რომლებიც აღწერს ბარიუმის ჰიდროქსიდის და გოგირდის მჟავას წყალხსნარების ურთიერთქმედებას.
გამოსავალი. ჩვენ ვსაუბრობთ ნეიტრალიზაციის რეაქციაზე, რომელიც ყველასთვის კარგად არის ცნობილი; მოლეკულური განტოლება შეიძლება ჩაიწეროს უპრობლემოდ:
Ba(OH) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O.
სრული იონური განტოლება:
Ba 2+ + 2OH - + 2H + + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O.
მოკლე განტოლების შედგენის დრო დადგა და აქ საინტერესო დეტალი ირკვევა: ფაქტობრივად, დასაკლები არაფერია. ჩვენ არ ვაკვირდებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა მხარეს იდენტურ ნაწილაკებს. Რა უნდა ვქნა? ეძებთ შეცდომას? არა, აქ შეცდომა არ არის. სიტუაცია, რომელიც ჩვენ შეგვხვდა, არის ატიპიური, მაგრამ საკმაოდ მისაღები. აქ დამკვირვებელი იონები არ არის; ყველა ნაწილაკი მონაწილეობს რეაქციაში: ბარიუმის იონების და სულფატის ანიონის შერწყმისას წარმოიქმნება ბარიუმის სულფატის ნალექი, ხოლო H + და OH - იონების ურთიერთქმედებისას წარმოიქმნება სუსტი ელექტროლიტი (წყალი).
"მაგრამ, ნება მომეცით!" - იძახი შენ. - "როგორ შეგვიძლია დავწეროთ მოკლე იონური განტოლება?"
Არ არსებობს გზა! შეიძლება ითქვას, რომ მოკლე განტოლება ემთხვევა სრულს, შეგიძლიათ ხელახლა გადაწეროთ წინა განტოლება, მაგრამ რეაქციის მნიშვნელობა არ შეიცვლება. ვიმედოვნებთ, რომ ერთიანი სახელმწიფო გამოცდის ვარიანტების შემდგენელები გიხსნით ასეთი „მოლიპულ“ კითხვებისგან, მაგრამ, პრინციპში, მზად უნდა იყოთ ნებისმიერი სცენარისთვის.
დროა დაიწყოთ მუშაობა საკუთარ თავზე. გირჩევთ შეასრულოთ შემდეგი ამოცანები:
სავარჯიშო 6. დაწერეთ მოლეკულური და იონური განტოლებები (სრული და მოკლე) შემდეგი რეაქციებისთვის:
- Ba(OH) 2 + HNO 3 =
- Fe + HBr =
- Zn + CuSO 4 =
- SO2 + KOH =
როგორ გადავწყვიტოთ 31 ამოცანა ქიმიის ერთიან სახელმწიფო გამოცდაზე
პრინციპში, ჩვენ უკვე განვიხილეთ ამ პრობლემის გადაჭრის ალგორითმი. ერთადერთი პრობლემა ის არის, რომ ერთიანი სახელმწიფო საგამოცდო დავალება რაღაცნაირად... უჩვეულოდ არის ჩამოყალიბებული. შემოგთავაზებთ რამდენიმე ნივთიერების ჩამონათვალს. თქვენ უნდა აირჩიოთ ორი ნაერთი, რომელთა შორის რეაქცია შესაძლებელია, დაწეროთ მოლეკულური და იონური განტოლებები. მაგალითად, დავალება შეიძლება ჩამოყალიბდეს შემდეგნაირად:
მაგალითი 10. ხელმისაწვდომია ნატრიუმის ჰიდროქსიდის, ბარიუმის ჰიდროქსიდის, კალიუმის სულფატის, ნატრიუმის ქლორიდის და კალიუმის ნიტრატის წყალხსნარები. შეარჩიეთ ორი ნივთიერება, რომელსაც შეუძლია ურთიერთქმედება; დაწერეთ რეაქციის მოლეკულური განტოლება, ასევე სრული და მოკლე იონური განტოლებები.
გამოსავალი. არაორგანული ნაერთების ძირითადი კლასების თვისებების გახსენებით, მივდივართ დასკვნამდე, რომ ერთადერთი შესაძლო რეაქციაა ბარიუმის ჰიდროქსიდის და კალიუმის სულფატის წყალხსნარების ურთიერთქმედება:
Ba(OH) 2 + K 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2KOH.
სრული იონური განტოლება:
Ba 2+ + 2OH- + 2K++ SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2K+ + 2OH-.
მოკლე იონური განტოლება:
Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓.
სხვათა შორის, ყურადღება მიაქციეთ საინტერესო პუნქტს: მოკლე იონური განტოლებები იდენტური აღმოჩნდა ამ მაგალითში და ამ სტატიის პირველი ნაწილის მაგალითში 1. ერთი შეხედვით, ეს უცნაურად გამოიყურება: სრულიად განსხვავებული ნივთიერებები რეაგირებენ, მაგრამ შედეგი იგივეა. სინამდვილეში, აქ არაფერია უცნაური: იონური განტოლებები ხელს უწყობს რეაქციის არსის დანახვას, რომელიც შეიძლება დამალული იყოს სხვადასხვა გარსების ქვეშ.
და ერთი მომენტი. შევეცადოთ შემოთავაზებული სიიდან ავიღოთ სხვა ნივთიერებები და შევქმნათ იონური განტოლებები. მაგალითად, განვიხილოთ კალიუმის ნიტრატისა და ნატრიუმის ქლორიდის ურთიერთქმედება. დავწეროთ მოლეკულური განტოლება:
KNO 3 + NaCl = NaNO 3 + KCl.
ჯერჯერობით ყველაფერი საკმარისად დამაჯერებლად გამოიყურება და ჩვენ გადავდივართ სრულ იონურ განტოლებაზე:
K + + NO 3 - + Na + + Cl - = Na + + NO 3 - + K + + Cl -.
ჩვენ ვიწყებთ ზედმეტის ამოღებას და აღმოვაჩენთ უსიამოვნო დეტალს: ამ განტოლებაში ყველაფერი არის „დამატებითი“. ჩვენ ვპოულობთ ყველა ნაწილაკს, რომელიც იმყოფება მარცხენა მხარეს, მარჯვენა მხარეს. Რას ნიშნავს ეს? ეს შესაძლებელია? დიახ, შესაძლოა, ამ შემთხვევაში რეაქცია უბრალოდ არ არის; ნაწილაკები, რომლებიც თავდაპირველად იყო ხსნარში, დარჩება მასში. არანაირი რეაქცია!
ხედავთ, მშვიდად ვწერდით სისულელეებს მოლეკულურ განტოლებაში, მაგრამ ვერ მოვახერხეთ მოკლე იონური განტოლების „მოტყუება“. ეს ის შემთხვევაა, როცა ფორმულები ჩვენზე ჭკვიანი აღმოჩნდება! დაიმახსოვრეთ: თუ მოკლე იონური განტოლების დაწერისას მიხვალთ ყველა ნივთიერების ამოღების აუცილებლობამდე, ეს ნიშნავს, რომ ან შეცდომა დაუშვით და ცდილობთ რაიმე ზედმეტი „შეამციროთ“, ან ეს რეაქცია საერთოდ შეუძლებელია.
მაგალითი 11. ნატრიუმის კარბონატი, კალიუმის სულფატი, ცეზიუმის ბრომიდი, მარილმჟავა, ნატრიუმის ნიტრატი. მოწოდებული სიიდან შეარჩიეთ ორი ნივთიერება, რომლებსაც შეუძლიათ ერთმანეთთან რეაქცია, ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური განტოლება, ასევე სრული და მოკლე იონური განტოლებები.
გამოსავალი. ქვემოთ მოყვანილი სია შეიცავს 4 მარილს და ერთ მჟავას. მარილებს შეუძლიათ ერთმანეთთან რეაგირება მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ რეაქციის დროს წარმოიქმნება ნალექი, მაგრამ არცერთ ჩამოთვლილ მარილს არ შეუძლია წარმოქმნას ნალექი ამ სიიდან სხვა მარილთან რეაქციაში (შეამოწმეთ ეს ფაქტი ხსნადობის ცხრილის გამოყენებით!) მჟავა შეუძლია მარილთან რეაგირება მხოლოდ მაშინ, როდესაც მარილი წარმოიქმნება სუსტი მჟავით. გოგირდის, აზოტის და ჰიდრობრომმჟავების გადაადგილება შეუძლებელია HCl-ის მოქმედებით. ერთადერთი გონივრული ვარიანტია მარილმჟავას ურთიერთქმედება ნატრიუმის კარბონატთან.
Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2
გთხოვთ გაითვალისწინოთ: H 2 CO 3 ფორმულის ნაცვლად, რომელიც, თეორიულად, რეაქციის დროს უნდა ჩამოყალიბებულიყო, ვწერთ H 2 O და CO 2. ეს სწორია, რადგან ნახშირბადის მჟავა უკიდურესად არასტაბილურია ოთახის ტემპერატურაზეც კი და ადვილად იშლება წყალში და ნახშირორჟანგად.
სრული იონური განტოლების დაწერისას გავითვალისწინებთ, რომ ნახშირორჟანგი არ არის ელექტროლიტი:
2Na + + CO 3 2- + 2H + + 2Cl - = 2Na + + 2Cl - + H 2 O + CO 2.
ჭარბი ამოღებით, ჩვენ ვიღებთ მოკლე იონურ განტოლებას:
CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2.
ახლა ცოტა ექსპერიმენტი! სცადეთ, როგორც წინა ამოცანაში, შექმნათ იონური განტოლებები შეუძლებელი რეაქციებისთვის. აიღეთ, მაგალითად, ნატრიუმის კარბონატი და კალიუმის სულფატი ან ცეზიუმის ბრომიდი და ნატრიუმის ნიტრატი. დარწმუნდით, რომ მოკლე იონური განტოლება ისევ "ცარიელია".
- მოდით შევხედოთ USE-31 ამოცანების ამოხსნის კიდევ 6 მაგალითს,
- განვიხილავთ, თუ როგორ უნდა დავწეროთ იონური განტოლებები რთული რედოქსული რეაქციების შემთხვევაში,
- მოდით მოვიყვანოთ იონური განტოლებების მაგალითები ორგანულ ნაერთებთან,
- მოდით შევეხოთ იონგაცვლის რეაქციებს, რომლებიც ხდება არაწყლიან გარემოში.
თუთია (Zn) არის ქიმიური ელემენტი, რომელიც მიეკუთვნება დედამიწის ტუტე ლითონების ჯგუფს. მენდელეევის პერიოდულ სისტემაში ის არის რიცხვი 30, რაც ნიშნავს, რომ ატომის ბირთვის მუხტი, ელექტრონებისა და პროტონების რაოდენობაც 30. თუთია IV პერიოდის II მეორე ჯგუფშია. ჯგუფის ნომრით შეგიძლიათ განსაზღვროთ ატომების რაოდენობა, რომლებიც მის ვალენტურ ან გარე ენერგეტიკულ დონეზეა - შესაბამისად, 2.
თუთია, როგორც ტიპიური ტუტე მეტალი
თუთია არის ლითონების ტიპიური წარმომადგენელი; ნორმალურ მდგომარეობაში მას აქვს მოლურჯო-ნაცრისფერი ფერი; ის ადვილად იჟანგება ჰაერში, იძენს ოქსიდის ფენას (ZnO) ზედაპირზე.
როგორც ტიპიური ამფოტერული ლითონი, თუთია ურთიერთქმედებს ატმოსფერულ ჟანგბადთან: 2Zn+O2=2ZnO - ტემპერატურის გარეშე, ოქსიდის ფირის წარმოქმნით. გაცხელებისას წარმოიქმნება თეთრი ფხვნილი.
თავად ოქსიდი რეაგირებს მჟავებთან და ქმნის მარილს და წყალს:
2ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O.
მჟავა ხსნარებით. თუ თუთია ჩვეულებრივი სიწმინდისაა, მაშინ რეაქციის განტოლება არის HCl Zn ქვემოთ.
Zn+2HCl= ZnCl2+H2 - რეაქციის მოლეკულური განტოლება.
Zn (მუხტი 0) + 2H (მუხტი +) + 2Cl (მუხტი -) = Zn (მუხტი +2) + 2Cl (მუხტი -) + 2H (მუხტი 0) - სრული Zn HCl იონური რეაქციის განტოლება.
Zn + 2H(+) = Zn(2+) +H2 - S.I.U. (შემოკლებული იონური რეაქციის განტოლება).
თუთიის რეაქცია მარილმჟავასთან
HCl Zn-ის რეაქციის ეს განტოლება რედოქსის ტიპისაა. ამის დამტკიცება შესაძლებელია იმით, რომ რეაქციის დროს შეიცვალა Zn-ისა და H2-ის მუხტი, დაფიქსირდა რეაქციის თვისებრივი გამოვლინება, დაფიქსირდა ჟანგვის და აღმდგენი აგენტის არსებობა.
ამ შემთხვევაში, H2 არის ჟანგვის აგენტი, ვინაიდან ქ. ო. წყალბადი რეაქციის დაწყებამდე იყო "+", ხოლო შემდეგ გახდა "0". მან მონაწილეობა მიიღო რედუქციის პროცესში, გადასცა 2 ელექტრონი.
Zn არის აღმდგენი საშუალება, მონაწილეობს დაჟანგვაში, იღებს 2 ელექტრონს, ზრდის ც. (ჟანგვის მდგომარეობა).
ეს ასევე არის ჩანაცვლების რეაქცია. მასში შედიოდა 2 ნივთიერება, მარტივი Zn და რთული - HCl. რეაქციის შედეგად წარმოიქმნა 2 ახალი ნივთიერება, ასევე ერთი მარტივი - H2 და ერთი რთული - ZnCl2. ვინაიდან Zn მდებარეობს ლითონების აქტივობის სერიაში H2-მდე, მან გადაანაცვლა ის ნივთიერებისგან, რომელიც რეაგირებდა მასთან.
თუთია (Zn) არის ქიმიური ელემენტი, რომელიც მიეკუთვნება დედამიწის ტუტე ლითონების ჯგუფს. მენდელეევის პერიოდულ სისტემაში ის არის რიცხვი 30, რაც ნიშნავს, რომ ატომის ბირთვის მუხტი, ელექტრონებისა და პროტონების რაოდენობაც 30. თუთია IV პერიოდის II მეორე ჯგუფშია. ჯგუფის ნომრით შეგიძლიათ განსაზღვროთ ატომების რაოდენობა, რომლებიც მის ვალენტურ ან გარე ენერგეტიკულ დონეზეა - შესაბამისად, 2.
თუთია, როგორც ტიპიური ტუტე მეტალი
თუთია არის ლითონების ტიპიური წარმომადგენელი; ნორმალურ მდგომარეობაში მას აქვს მოლურჯო-ნაცრისფერი ფერი; ის ადვილად იჟანგება ჰაერში, იძენს ოქსიდის ფენას (ZnO) ზედაპირზე.
როგორც ტიპიური ამფოტერული ლითონი, თუთია ურთიერთქმედებს ატმოსფერულ ჟანგბადთან: 2Zn+O2=2ZnO - ტემპერატურის გარეშე, ოქსიდის ფირის წარმოქმნით. გაცხელებისას წარმოიქმნება თეთრი ფხვნილი.
თავად ოქსიდი რეაგირებს მჟავებთან და ქმნის მარილს და წყალს:
2ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O.
მჟავა ხსნარებით. თუ თუთია ჩვეულებრივი სიწმინდისაა, მაშინ რეაქციის განტოლება არის HCl Zn ქვემოთ.
Zn+2HCl= ZnCl2+H2 - რეაქციის მოლეკულური განტოლება.
Zn (მუხტი 0) + 2H (მუხტი +) + 2Cl (მუხტი -) = Zn (მუხტი +2) + 2Cl (მუხტი -) + 2H (მუხტი 0) - სრული Zn HCl იონური რეაქციის განტოლება.
Zn + 2H(+) = Zn(2+) +H2 - S.I.U. (შემოკლებული იონური რეაქციის განტოლება).
თუთიის რეაქცია მარილმჟავასთან
HCl Zn-ის რეაქციის ეს განტოლება რედოქსის ტიპისაა. ამის დამტკიცება შესაძლებელია იმით, რომ რეაქციის დროს შეიცვალა Zn-ისა და H2-ის მუხტი, დაფიქსირდა რეაქციის თვისებრივი გამოვლინება, დაფიქსირდა ჟანგვის და აღმდგენი აგენტის არსებობა.
ამ შემთხვევაში, H2 არის ჟანგვის აგენტი, ვინაიდან ქ. ო. წყალბადი რეაქციის დაწყებამდე იყო "+", ხოლო შემდეგ გახდა "0". მან მონაწილეობა მიიღო რედუქციის პროცესში, გადასცა 2 ელექტრონი.
Zn არის აღმდგენი საშუალება, მონაწილეობს დაჟანგვაში, იღებს 2 ელექტრონს, ზრდის ც. (ჟანგვის მდგომარეობა).
ეს ასევე არის ჩანაცვლების რეაქცია. მასში შედიოდა 2 ნივთიერება, მარტივი Zn და რთული - HCl. რეაქციის შედეგად წარმოიქმნა 2 ახალი ნივთიერება, ასევე ერთი მარტივი - H2 და ერთი რთული - ZnCl2. ვინაიდან Zn მდებარეობს ლითონების აქტივობის სერიაში H2-მდე, მან გადაანაცვლა ის ნივთიერებისგან, რომელიც რეაგირებდა მასთან.
