Полные и сокращённые ионные уравнения
Ионные уравнения показывают, какие частицы действительно участвуют в реакции между электролитами в водном растворе. Чтобы перейти от молекулярного уравнения к полному и сокращённому ионному, нужно определить растворимые вещества, распадающиеся на ионы, а затем исключить ионы, которые не изменились.
Основные понятия
Молекулярное уравнение записывает реакцию формулами веществ: например, \(BaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 + 2NaCl\). Оно показывает состав исходных веществ и продуктов, но не отражает поведение частиц в растворе.
Электролитическая диссоциация — распад электролита на ионы при растворении в воде или плавлении. В растворе растворимые кислоты, основания и соли существуют в виде ионов. Нерастворимые вещества, газы, вода и слабые электролиты обычно не раскладывают на ионы.
Полное ионное уравнение — запись реакции, в которой сильные растворимые электролиты представлены отдельными ионами, а осадок, газ, воду и слабые электролиты записывают формулами веществ.
Сокращённое ионное уравнение показывает только частицы, которые непосредственно изменяются в реакции. Ионы, присутствующие без изменений слева и справа, сокращают.
Реакция обмена между электролитами протекает до конца, если среди продуктов образуется осадок, газ или слабый электролит, чаще всего вода.
Что раскладывают на ионы
На ионы раскладывают растворимые сильные электролиты: растворимые соли, сильные кислоты и растворимые основания. Для солей растворимость определяют по таблице растворимости. Индексы в формуле превращаются в коэффициенты перед ионами.
| Записывают ионами | Не раскладывают на ионы |
|---|---|
| Растворимые соли: \(NaCl\), \(K_2SO_4\) | Осадки: \(BaSO_4\), \(Cu(OH)_2\) |
| Сильные кислоты: \(HCl\), \(H_2SO_4\), \(HNO_3\) | Газы: \(CO_2\), \(H_2S\) |
| Растворимые основания: \(NaOH\), \(KOH\), \(Ba(OH)_2\) | Вода и слабые электролиты |
| Ионы растворимых продуктов | Нерастворимые исходные вещества |
Например, \(Al_2(SO_4)_3\) в растворе записывают как \(2Al^{3+}+3SO_4^{2-}\), а \(Ba(OH)_2\) — как \(Ba^{2+}+2OH^-\). Скобки и индексы нельзя переносить в ионную жазба без проверки коэффициентов.
Как записать в полном ионном уравнении растворимый сульфат натрия?
Переход от молекулярного уравнения к ионному
Удобный порядок действий состоит из нескольких этапов. Сначала составляют и уравнивают молекулярное уравнение. Затем проверяют растворимость всех веществ и наличие признака реакции. После этого растворимые сильные электролиты заменяют ионами. Наконец, одинаковые ионы по обе стороны стрелки сокращают, а коэффициенты приводят к наименьшим целым числам.
- Запишите молекулярное уравнение и расставьте коэффициенты.
- Определите, какие вещества растворимы и являются сильными электролитами.
- Составьте полное ионное уравнение.
- Найдите одинаковые ионы слева и справа.
- Сократите их и проверьте атомы и суммарный заряд.
В реакциях обмена удобно сначала предположить обмен ионами, а затем проверить продукты: появился ли осадок, газ или вода. Если ни одного признака нет, сокращённого ионного уравнения с изменяющимися частицами обычно не получится.
Разобранный пример: реакция осаждения
Рассмотрим реакцию хлорида бария с сульфатом натрия. Образуется нерастворимый сульфат бария, поэтому реакция идёт до конца.
Составьте полное и сокращённое ионные уравнения реакции \(BaCl_2\) и \(Na_2SO_4\).
Ион-наблюдатель — частица, которая присутствует в растворе до и после реакции и не изменяется. В сокращённое ионное уравнение её не включают.
Другие признаки реакции
Если при обмене образуется вода, в сокращённом уравнении остаются ионы водорода и гидроксид-ионы. Это связано с диссоциацией кислот и диссоциацией оснований. Например, нейтрализация соляной кислоты гидроксидом натрия приводит к образованию воды.
При взаимодействии кислоты с карбонатом выделяется углекислый газ. В сокращённом уравнении записывают общий результат:
Для реакции сульфида с кислотой аналогично образуется сероводород: \(2H^+ + S^{2-}\rightarrow H_2S\uparrow\). При составлении уравнений реакций серной кислоты важно учитывать, какая именно соль или газ образуется.
Проверка готового уравнения
- Все атомы каждого элемента сохранены.
- Суммарный заряд слева равен суммарному заряду справа.
- Растворимые сильные электролиты в полном уравнении представлены ионами.
- Осадок, газ, вода и слабый электролит не разложены на ионы.
- В сокращённом уравнении не осталось одинаковых ионов по обе стороны.
Не раскладывайте на ионы осадок: жазба \(Ba^{2+}+SO_4^{2-}\) вместо \(BaSO_4\downarrow\) после образования осадка неверна. Не меняйте индексы в формулах: коэффициент \(2\) перед \(Na^+\) не превращает натрий в \(Na^{2+}\). Не сокращайте частицы с разными зарядами или индексами. Не забывайте проверять заряд: равенство атомов само по себе ещё не доказывает правильность уравнения.
Молекулярное уравнение → растворимые сильные электролиты на ионы → полное ионное уравнение → сокращение ионов-наблюдателей → сокращённое ионное уравнение.
Проверь себя
Главное
- Полное ионное уравнение показывает все ионы растворимых сильных электролитов.
- Осадки, газы, воду и слабые электролиты записывают целыми формулами.
- Сокращённое ионное уравнение получают удалением ионов-наблюдателей.
- Основные признаки реакции обмена: образование осадка, газа или воды.
- Готовое уравнение обязательно проверяют по атомам и суммарному заряду.