Ионные реакции

Ионные реакцииСвойства электролитов определяются свойствами ионов, которые они образуют в процессе диссоциации. Соответственно химические реакции с участием электролитов протекают не между их молекулами, а между ионами, на которые они диссоциируют. Поэтому реакции, протекающие с участием водных растворов или расплавов электролитов, называют ионными реакциями. Для их записи используют ионные (ионно-молекулярные) уравнения реакции.

В ионных уравнениях принято записывать в недиссоциированной на ионы форме формулы практически нерастворимых в воде соединений (BaSO4, AgCl, Fe(OH)3, CuS и др.) и тех соединений, которые не относятся к числу сильных и средних по силе электролитов (HgCl2, HgBr2, H2O, H2S и др.). Именно по этой причине ионные уравнения иногда называют ионно-молекулярными.

Например, для молекулярного уравнения реакции:

CaCl2 + 2AgNO3 = 2AgCl? + Ca(NO3)2

Обе исходные соли — сильные электролиты и в растворе полностью диссоциированы: CaCl2 — на ионы Ca2+ и ионы Cl–, AgNO3 — на ионы Ag+ и ионы NO3–. Одна из вновь полученных солей — Ca(NO3)2 остается в растворе диссоциированной на ионы Са2+ и NO3–. Поэтому уравнение реакции можно переписать следующим образом:

Са2+ + 2Cl– + 2Ag+ + 2NO3– = 2AgCl? + Са2+ + 2NO3–

Такую запись называют полным ионным уравнением.

При сливании растворов ионы Ag+ и Cl– соединились и образовали хлорид серебра, выпавший в осадок. Ионы же Са2+ и NO3– в реакции не участвовали, они остались такими, какими были и до сливания растворов. Поэтому их следует исключить из левой и правой частей полного иoнного уравнения:

2Cl– + 2Ag+ = 2AgCl?,

или, сокращая коэффициенты:

Cl– + Ag+ = AgCl?

Эта запись — сокращенное ионное уравнение. Оно раскрывает сущность не только данной реакции, но и других, сходных с ней. Согласно сокращенному иoнному уравнению реакции между растворами хлорида кальция и нитрата серебра такой же осадок AgCl должен получаться при сливании любого раствора, содержащего ионы Cl–, с любым раствором, содержащим ионы Ag+.

В качестве второго примера можно рассмотреть химическую реакцию, сопровождающуюся выделением газа. При приливании к раствору соли угольной кислоты, например карбонату натрия, раствора сильной, например серной кислоты, в результате реакции обмена тоже должны были бы получиться соль — сульфат натрия и угольная кислота Н2СО3. Но угольная кислота — вещество неустойчивое и тотчас разлагается на воду и оксид углерода (IV), или углекислый газ. Раствор как бы вскипает, наполняясь пузырьками выделяющегося из него углекислого газа. В молекулярной форме уравнение реакции имеет вид:

Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2CO3

Карбонат натрия, серная кислота и сульфат натрия — сильные электролиты, в растворе они нацело диссоциируют на ионы. C учетом этого полное ионное уравнение реакции выглядит так:

2Na+ + СО32– + 2Н+ + SO42– = 2Na+ + SO42– + CO2? + H2O

Исключив из него обозначения ионов, которые в реакции не участвовали, получим сокращенное ионное уравнение:

СО32– + 2Н+ = CO2? + H2O

Обе рассмотренные реакции относятся к реакциям обмена.

Реакции обмена в растворах электролитов протекают лишь в тех случаях, когда в результате их образуется слабый электролит (например, вода) или вещество, уходящее из раствора в виде осадка или газа.


Если из содержащихся в растворе ионов ни слабого электролита, ни труднорастворимого, ни газообразного вещества не образуется, то реакция «не идет до конца». Таким образом, все реакции обмена в растворах электролитов протекают в направлении связывания ионов.

Электролиты могут принимать участие не только в реакциях обмена, но в других, например, реакциях замещения:

2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2

2K+ + 2Br– + Cl2 = 2K+ + 2Cl– + Br2

2Br– + Cl2 = 2Cl– + Br2



Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2?

Zn0 + 2H+ + SO42– = Zn2+ + SO42– + H2

Zn0 + 2H+ = Zn2+ + H2