Молекулярное и ионное уравнение
Ионное уравнение показывает, какие частицы действительно участвуют в реакции в водном растворе. Чтобы перейти от молекулярной записи к ионной, нужно определить растворимость веществ, разделить сильные электролиты на ионы и сократить частицы, которые не изменяются.
Три формы жазбалар реакции
Молекулярное уравнение записывает реакцию формулами веществ. Коэффициенты должны быть расставлены, а число атомов каждого элемента слева и справа — совпадать. Например, реакция растворов хлорида бария и сульфата натрия записывается так:
Полное ионное уравнение показывает сильные электролиты в растворе в виде ионов. Осадок, газ, воду и слабые электролиты на ионы не расписывают. В нашем примере растворимые соли диссоциируют, а нерастворимый \(\mathrm{BaSO_4}\) остаётся молекулярной формулой:
Сокращённое ионное уравнение получают удалением одинаковых ионов в левой и правой частях. Такие ионы называют ионами-наблюдателями: они присутствуют в растворе, но не участвуют в химическом превращении.
Молекулярное уравнение — запись реакции формулами веществ. Полное ионное уравнение — запись сильных электролитов в растворе в виде ионов. Сокращённое ионное уравнение — уравнение, из которого удалены одинаковые ионы слева и справа.
Какие вещества расписывают на ионы
Правило опирается на понятие электролитической диссоциации. В воде сильные электролиты практически полностью распадаются на ионы, поэтому в полном ионном уравнении их формулы заменяют ионами. К сильным электролитам относятся растворимые соли, сильные кислоты и растворимые основания — щёлочи. Подробнее свойства можно повторить на странице о сильном электролите.
| Записывают ионами | Не расписывают на ионы |
|---|---|
| Растворимые соли: \(\mathrm{NaCl}\), \(\mathrm{KNO_3}\) | Осадки: \(\mathrm{AgCl}\), \(\mathrm{BaSO_4}\), \(\mathrm{Cu(OH)_2}\) |
| Сильные кислоты: \(\mathrm{HCl}\), \(\mathrm{HNO_3}\), \(\mathrm{H_2SO_4}\) | Газы: \(\mathrm{CO_2}\), \(\mathrm{H_2S}\), \(\mathrm{NH_3}\) |
| Щёлочи: \(\mathrm{NaOH}\), \(\mathrm{KOH}\), \(\mathrm{Ba(OH)_2}\) | Вода и слабые электролиты: \(\mathrm{H_2O}\), \(\mathrm{CH_3COOH}\) |
Растворимость определяют по таблице растворимости. Если вещество образует осадок, в молекулярном и ионном уравнениях отмечают его стрелкой вниз: \(\downarrow\). Газ обозначают стрелкой вверх: \(\uparrow\). Реакции с осадком и газом являются частными случаями условий протекания реакций обмена в растворах.
В полном ионном уравнении на ионы расписывают только растворимые сильные электролиты. Осадок, газ, воду и слабый электролит оставляют в виде формул веществ.
Как записать в полном ионном уравнении растворимый нитрат серебра \(\mathrm{AgNO_3}\)?
Алгоритм составления ионного уравнения
- Запишите молекулярное уравнение реакции и расставьте коэффициенты.
- Определите, какие вещества находятся в растворе, и проверьте растворимость продуктов.
- Составьте полное ионное уравнение: растворимые сильные электролиты разделите на ионы.
- Проверьте заряды и число атомов в обеих частях жазбалар.
- Сократите одинаковые ионы слева и справа.
- Запишите сокращённое ионное уравнение и снова проверьте баланс атомов и зарядов.
Сначала найдите частицу, которая образует осадок, газ или воду. Именно она обычно остаётся в сокращённом ионном уравнении. Затем подберите исходные ионы и проверьте их заряды.
Разобранный пример: реакция кислоты со щёлочью
Составим все формы уравнения для реакции гидроксида натрия с серной кислотой. Это реакция нейтрализации: образуются соль и вода.
Молекулярное: \(\mathrm{2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O}\). Полное ионное: \(\mathrm{2Na^+ + 2OH^- + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O}\). Сокращённое ионное: \(\mathrm{H^+ + OH^- \rightarrow H_2O}\). Это общий результат любой реакции сильной кислоты со щёлочью.
Если кислота или основание слабые, их не расписывают полностью на ионы. Например, уксусная кислота остаётся как \(\mathrm{CH_3COOH}\). Это связано с слабой диссоциацией слабых электролитов.
Проверка правильности и типичные ошибки
В сокращённом ионном уравнении должны сохраняться атомы и суммарный электрический заряд. В реакции осаждения обе части имеют одинаковый заряд: слева \(+2-2=0\), справа нейтральный осадок. В реакции нейтрализации заряд слева равен \(+1-1=0\), вода нейтральна.
1. Расписывают на ионы осадок, газ или воду. 2. Расписывают слабую кислоту как полностью диссоциировавшую. 3. Забывают индексы при диссоциации: \(\mathrm{CaCl_2 \rightarrow Ca^{2+}+2Cl^-}\). 4. Не расставляют коэффициенты перед переходом к ионной форме. 5. Не сокращают ионы-наблюдатели. 6. Сокращают одинаковые частицы, но не проверяют сохранение заряда.
Ионные коэффициенты появляются из индексов формулы: \(\mathrm{Al_2(SO_4)_3 \rightarrow 2Al^{3+}+3SO_4^{2-}}\). Индексы внутри многоатомного иона не изменяют: сульфат записывают как \(\mathrm{SO_4^{2-}}\), а не разделяют на серу и кислород.
Ионные уравнения описывают не только обменные реакции. В реакциях образования осадка появляется малорастворимое вещество, в реакциях выделения газа — газообразный продукт, а в нейтрализации — вода. Для окислительно-восстановительных процессов дополнительно отслеживают изменение степеней окисления; это рассматривается на странице окислительно-восстановительный процесс.
Проверь себя
Главное
- Молекулярная форма показывает вещества, полная ионная — все частицы сильных электролитов, сокращённая ионная — только реально изменяющиеся частицы.
- На ионы расписывают растворимые соли, сильные кислоты и щёлочи; осадки, газы, воду и слабые электролиты оставляют формулами.
- Алгоритм: уравнять молекулярную реакцию, распадающиеся вещества заменить ионами, сократить одинаковые ионы.
- После сокращения обязательно проверьте число атомов и суммарный заряд.
- Для осадка, газа и воды сокращённое ионное уравнение показывает непосредственную причину протекания реакции.