Persamaan dalam bentuk molekul dan ion. Persamaan ion molekuler, lengkap dan pendek

11. Disosiasi elektrolitik. Persamaan reaksi ionik

11.5. Persamaan reaksi ionik

Sejak di larutan berair Karena elektrolit terurai menjadi ion, dapat dikatakan bahwa reaksi dalam larutan elektrolit berair adalah reaksi antar ion. Reaksi berikut dapat terjadi dengan perubahan bilangan oksidasi atom:

Fe 0  + 2 H + 1 Cl = Fe + 2 Cl 2 + H 0 2

dan tanpa perubahan:

NaOH + HCl = NaCl + H2O

DI DALAM kasus umum reaksi antar ion dalam larutan disebut ionik, dan jika merupakan reaksi pertukaran, maka reaksi pertukaran ion. Reaksi pertukaran ion hanya terjadi bila terbentuk zat yang meninggalkan bola reaksi dalam bentuk: a) elektrolit lemah (misalnya air, asam asetat); b) gas (CO 2, SO 2); c) zat yang sedikit larut (endapan). Rumus zat yang sedikit larut ditentukan dari tabel kelarutan (AgCl, BaSO 4, H 2 SiO 3, Mg(OH) 2, Cu(OH) 2, dll.). Rumus gas dan elektrolit lemah perlu dihafal. Perhatikan bahwa elektrolit lemah dapat sangat larut dalam air: misalnya CH 3 COOH, H 3 PO 4, HNO 2.

Inti dari reaksi pertukaran ion tercermin persamaan reaksi ionik, yang diperoleh dari persamaan molekul dengan mengikuti aturan berikut:

1) rumus elektrolit lemah, zat tidak larut dan sukar larut, gas, oksida, hidroanion asam lemah (HS − , HSO 3 − , HCO 3 − , H 2 PO 4 − , HPO 4 2 − ; pengecualian - ion HSO) tidak ditulis dalam bentuk ion 4 – dalam larutan encer); hidroksokasi basa lemah (MgOH+, CuOH+); ion kompleks ( 3− , 2− , 2− );

2) rumus asam kuat, basa, dan garam yang larut dalam air direpresentasikan dalam bentuk ion. Rumus Ca(OH) 2 ditulis sebagai ion jika menggunakan air kapur, tetapi tidak ditulis sebagai ion jika susu kapur mengandung partikel Ca(OH) 2 yang tidak larut.

Ada persamaan reaksi ionik lengkap dan disingkat (pendek). Persamaan ionik yang disingkat tidak memiliki ion-ion yang ada di kedua sisi persamaan ion penuh. Contoh penulisan persamaan molekuler, ionik penuh, dan persamaan ionik yang disingkat:

• NaHCO 3 + HCl = NaCl + H 2 O + CO 2 - molekuler,

Na + + HCO 3 − + H + + Cl − = Na + + Cl − + H 2 O + CO 2   - ionik lengkap,

HCO 3 − + H + = H 2 O + CO 2   - disingkat ionik;

• BaCl 2 + K 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2KCl - molekuler,

Ba 2 + + 2 Cl − + 2 K + + SO 4 2 − = BaSO 4   ↓ + 2 K + + 2 Cl − - ionik lengkap,

Ba 2 + + SO 4 2 − = BaSO 4   ↓ - disingkat ionik.

Terkadang persamaan ionik lengkap dan persamaan ionik yang disingkat adalah sama:

Ba(OH) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O

Ba 2+ + 2OH − + 2H + + SO 4 2 − = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O,

dan untuk beberapa reaksi persamaan ionik tidak dapat dibuat sama sekali:

3Mg(OH) 2 + 3H 3 PO 4 = Mg 3 (PO 4) 2 ↓ + 6H 2 O

Contoh 11.5. Tunjukkan sepasang ion yang mungkin ada secara lengkap persamaan ion-molekul, jika sesuai dengan persamaan ion-molekul yang disingkat

Ca 2 + + SO 4 2 − = CaSO 4 .

1) JADI 3 2 − dan H+; 3) CO 3 2 − dan K + ;2) HCO 3 − dan K + ; 4) Cl− dan Pb 2+.

Larutan. Jawaban yang benar adalah 2):

Ca 2 + + 2 HCO 3 − + 2 K + + SO 4 2 − = CaSO 4   ↓ + 2 HCO 3 − + 2 K + (garam Ca(HCO 3) 2 dapat larut) atau Ca 2+ + SO 4 2 − = CaSO4.

Untuk kasus lain kami memiliki:

1) CaSO 3 + 2H + + SO 4 2 − = CaSO 4 ↓ + H 2 O + SO 2 ;

3) CaCO 3 + 2K + + SO 4 2 − (tidak terjadi reaksi);

4) Ca 2+ + 2Cl − + PbSO 4 (tidak terjadi reaksi).

Jawaban: 2).

Zat (ion) yang bereaksi satu sama lain dalam larutan air (yaitu interaksi antara keduanya disertai dengan pembentukan endapan, gas, atau elektrolit lemah) tidak dapat hidup berdampingan dalam larutan air dalam jumlah yang banyak.

Tabel 11.2

Contoh pasangan ion yang tidak terdapat bersama-sama dalam jumlah yang signifikan dalam larutan air

Contoh 11.6. Tunjukkan pada baris ini: HSO 3 − , Na + , Cl − , CH 3 COO − , Zn 2+ - rumus ion yang tidak dapat terdapat dalam jumlah banyak: a) dalam lingkungan asam; b) dalam lingkungan basa.

Larutan. a) Dalam lingkungan asam, mis. bersama dengan ion H+, anion HSO 3 − dan CH 3 COO − tidak dapat ada, karena bereaksi dengan kation hidrogen, membentuk elektrolit atau gas lemah:

CH 3 COO − + H + ⇄ CH 3 COOH

HSO 3 − + H + ⇄ H 2 O + SO 2

b) Ion HSO 3 − dan Zn 2+ tidak dapat berada dalam media basa, karena bereaksi dengan ion hidroksida membentuk elektrolit lemah atau endapan:

HSO 3 − + OH − ⇄ H 2 O + SO 3 2 −

Zn 2+ + 2OH– = Zn(OH) 2 ↓.

Jawaban: a) HSO 3 − dan CH 3 COO −; b) HSO 3 − dan Zn 2+.

Residu garam asam dari asam lemah tidak dapat terdapat dalam jumlah yang banyak baik dalam media asam maupun basa, karena dalam kedua kasus tersebut terbentuk elektrolit lemah.

Hal yang sama dapat dikatakan tentang residu garam basa yang mengandung gugus hidrokso:

CuOH + + OH − = Cu(OH) 2 ↓

instruksi

Perhatikan contoh pembentukan senyawa yang sedikit larut.

Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl

Atau versi ionik:

2Na+ +SO42- +Ba2++ 2Cl- = BaSO4 + 2Na+ + 2Cl-

Saat menyelesaikan persamaan ion, aturan berikut harus diperhatikan:

Ion identik dari kedua bagian tidak termasuk;

Perlu diingat bahwa jumlah muatan listrik di ruas kiri persamaan harus sama dengan jumlah muatan listrik di ruas kanan persamaan.

Tuliskan persamaan ionik untuk interaksi antara larutan berair zat-zat berikut: a) HCl dan NaOH; b) AgNO3 dan NaCl; c) K2CO3 dan H2SO4; d) CH3COOH dan NaOH.

Larutan. Tuliskan persamaan interaksi zat-zat tersebut dalam bentuk molekul:

a) HCl + NaOH = NaCl + H2O

b) AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3

c) K2CO3 + H2SO4 = K2SO4 + CO2 + H2O

d) CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O

Perhatikan bahwa interaksi zat-zat ini dimungkinkan, karena hasilnya adalah pengikatan ion dengan pembentukan zat lemah (H2O), atau zat yang sedikit larut (AgCl), atau gas (CO2).

Dengan mengecualikan ion identik dari sisi kiri dan kanan persamaan (dalam kasus opsi a) - ion dan , dalam kasus b) - ion natrium dan -ion, dalam kasus c) - ion kalium dan ion sulfat), d) - ion natrium, Anda dapat menyelesaikan persamaan ion berikut:

a) H+ + OH- = H2O

b) Ag+ + Cl- = AgCl

c) CO32- + 2H+ = CO2 + H2O

d) CH3COOH + OH- = CH3COO- + H2O

Cukup sering secara mandiri dan tes Ada tugas yang melibatkan penyelesaian persamaan reaksi. Namun, tanpa pengetahuan, keterampilan dan kemampuan, bahkan bahan kimia yang paling sederhana sekalipun persamaan jangan menulis.

instruksi

Pertama-tama, Anda perlu mempelajari senyawa dasar organik dan anorganik. Sebagai upaya terakhir, Anda dapat memiliki lembar contekan yang sesuai yang dapat membantu Anda selama menjalankan tugas. Setelah pelatihan mereka akan tetap dikenang pengetahuan yang diperlukan dan keterampilan.

Bahan dasarnya meliputi, serta cara memperoleh setiap senyawanya. Biasanya disajikan dalam bentuk skema umum, contoh: 1. + basa = garam + air
2. oksida asam + basa = garam + air
3. oksida basa + asam = garam + air
4. logam + asam (encer) = garam + hidrogen
5. garam larut + garam larut = garam tidak larut + garam larut
6. garam larut + = basa tidak larut + garam larut
Memiliki tabel kelarutan garam di depan mata Anda, dan, serta lembar contekan, Anda dapat memutuskannya persamaan reaksi. Yang penting adalah memilikinya daftar lengkap skema tersebut, serta informasi tentang rumus dan nama berbagai golongan senyawa organik dan anorganik.

Setelah persamaan itu sendiri selesai, perlu dilakukan pengecekan kebenaran ejaan rumus kimianya. Asam, garam, dan basa mudah diperiksa menggunakan tabel kelarutan, yang menunjukkan muatan residu asam dan ion logam. Penting untuk diingat bahwa setiap muatan pada umumnya harus netral secara listrik, yaitu jumlah muatan positif harus sama dengan jumlah muatan negatif. Dalam hal ini, perlu memperhitungkan indeks, yang dikalikan dengan biaya yang sesuai.

Jika tahap ini sudah dilewati dan Anda yakin dengan kebenaran ejaannya persamaan bahan kimia reaksi, maka Anda sekarang dapat mengatur koefisien dengan aman. Persamaan kimia mewakili catatan bersyarat reaksi menggunakan simbol kimia, indeks dan koefisien. Pada tahap tugas ini, Anda harus mematuhi aturan: Koefisien ditempatkan di depan rumus kimia dan berlaku untuk semua unsur penyusun zat.
Indeks ditempatkan setelahnya unsur kimia sedikit di bawah, dan hanya mengacu pada unsur kimia di sebelah kirinya.
Jika suatu golongan (misalnya residu asam atau gugus hidroksil) ada dalam tanda kurung, maka perlu dipahami bahwa dua indeks yang berdekatan (sebelum dan sesudah tanda kurung) dikalikan.
Saat menghitung atom suatu unsur kimia, koefisiennya dikalikan (tidak ditambahkan!) dengan indeks.

Selanjutnya dihitung jumlah masing-masing unsur kimia sehingga jumlah seluruh unsur yang termasuk dalam zat awal sama dengan jumlah atom yang termasuk dalam senyawa yang terbentuk pada produk. reaksi. Dengan menganalisis dan menerapkan aturan di atas, Anda dapat belajar menyelesaikannya persamaan reaksi yang termasuk dalam rantai zat.

Sebagian besar reaksi kimia terjadi dalam larutan. Larutan elektrolit mengandung ion, sehingga reaksi dalam larutan elektrolit sebenarnya bermuara pada reaksi antar ion.
Reaksi antar ion disebut reaksi ionik, dan persamaan reaksi tersebut disebut persamaan ionik.
Saat menyusun persamaan ionik, kita harus dipandu oleh fakta bahwa rumus zat yang sedikit terdisosiasi, tidak larut, dan berbentuk gas ditulis dalam bentuk molekul.

Suatu zat putih mengendap, kemudian panah yang mengarah ke bawah ditempatkan di sebelah rumusnya, dan jika zat gas dilepaskan selama reaksi, panah yang mengarah ke atas ditempatkan di sebelah rumusnya.

Mari kita tulis ulang persamaan ini, yang menggambarkan elektrolit kuat dalam bentuk ion, dan reaksi yang meninggalkan bola sebagai molekul:

Dengan demikian kita telah menuliskan persamaan reaksi ionik lengkap.

Jika kita mengecualikan ion-ion identik dari kedua ruas persamaan, yaitu ion-ion yang tidak ikut serta dalam reaksi pada persamaan kiri dan kanan), kita memperoleh persamaan reaksi ionik yang dipersingkat:

Jadi, persamaan ionik yang disingkat adalah persamaan dalam pandangan umum, yang mencirikan esensi reaksi kimia, menunjukkan ion mana yang bereaksi dan zat apa yang terbentuk sebagai hasilnya.

Reaksi pertukaran ion berlanjut hingga selesai jika terbentuk endapan atau zat yang sedikit terdisosiasi, seperti air. Ketika larutan asam nitrat berlebih ditambahkan ke dalam larutan natrium hidroksida berwarna merah tua dengan fenolftalein, larutan akan berubah warna, yang akan menjadi sinyal terjadinya reaksi kimia:

Hal ini menunjukkan bahwa interaksi asam kuat dan alkali direduksi menjadi interaksi ion H+ dan ion OH -, sebagai akibatnya terbentuk zat dengan disosiasi rendah - air.

Reaksi antara asam kuat dan basa ini disebut reaksi netralisasi. Ini adalah kasus khusus dari reaksi pertukaran.

Reaksi pertukaran seperti itu dapat terjadi tidak hanya antara asam dan basa, tetapi juga antara asam dan basa yang tidak larut. Misalnya, jika Anda memperoleh endapan biru dari tembaga (II) hidroksida yang tidak larut dengan mereaksikan tembaga II sulfat dengan alkali:

lalu bagi endapan yang dihasilkan menjadi tiga bagian dan tambahkan larutan asam sulfat ke dalam endapan di tabung reaksi pertama, larutan asam klorida ke dalam endapan di tabung reaksi kedua, dan larutan asam nitrat ke dalam endapan di tabung reaksi. tabung reaksi ketiga, maka endapan akan larut pada ketiga tabung reaksi tersebut. Ini berarti bahwa dalam semua kasus, hal itu telah berlalu reaksi kimia, yang intinya direfleksikan menggunakan persamaan ionik yang sama.

Untuk memverifikasi ini, tuliskan persamaan ion molekuler, lengkap dan disingkat dari reaksi yang diberikan.

Mari kita pertimbangkan reaksi ion, yang mengalir dengan pembentukan gas. Tuang 2 ml larutan natrium karbonat dan kalium karbonat ke dalam dua tabung reaksi. Kemudian tuangkan larutan asam klorida ke dalam larutan pertama, dan asam nitrat ke dalam larutan kedua. Dalam kedua kasus tersebut, kita akan melihat karakteristik “mendidih” karena pelepasan karbon dioksida. Mari kita tuliskan persamaan reaksi untuk kasus pertama:

Reaksi yang terjadi dalam larutan elektrolit dijelaskan menggunakan persamaan ionik. Reaksi-reaksi ini disebut reaksi pertukaran ion, karena dalam larutan elektrolit menukar ion-ionnya. Dengan demikian, ada dua kesimpulan yang dapat diambil.
1. Reaksi dalam larutan elektrolit berair adalah reaksi antar ion, oleh karena itu digambarkan dalam bentuk persamaan ionik.
Mereka lebih sederhana daripada molekuler dan lebih umum sifatnya.

2. Reaksi pertukaran ion dalam larutan elektrolit berlangsung secara praktis ireversibel hanya jika hasilnya adalah terbentuknya endapan, gas, atau zat yang sedikit terdisosiasi.

7. Koneksi yang kompleks

Setarakan persamaan molekul lengkap. Sebelum menulis persamaan ionik, persamaan molekul asli harus disetarakan. Untuk melakukan ini, koefisien yang sesuai perlu ditempatkan di depan senyawa, sehingga jumlah atom setiap unsur di sisi kiri sama dengan jumlah atom di sisi kanan persamaan.

• Tuliskan jumlah atom setiap unsur pada kedua sisi persamaan.
• Tambahkan koefisien di depan unsur-unsur (kecuali oksigen dan hidrogen) sehingga jumlah atom setiap unsur di ruas kiri dan kanan persamaan adalah sama.
• Setarakan atom hidrogen.
• Seimbangkan atom oksigen.
• Hitung jumlah atom setiap unsur pada kedua sisi persamaan dan pastikan jumlahnya sama.
• Misalnya, setelah menyetarakan persamaan Cr + NiCl 2 --> CrCl 3 + Ni, kita mendapatkan 2Cr + 3NiCl 2 --> 2CrCl 3 + 3Ni.

Tentukan keadaan setiap zat yang berpartisipasi dalam reaksi. Hal ini sering kali dapat dinilai dari kondisi masalahnya. Makan aturan tertentu, yang membantu menentukan status suatu elemen atau koneksi.

Tentukan senyawa mana yang terdisosiasi (terpisah menjadi kation dan anion) dalam larutan. Setelah disosiasi, suatu senyawa terurai menjadi komponen positif (kation) dan negatif (anion). Komponen-komponen ini kemudian akan masuk ke persamaan ionik reaksi kimia.

Hitung muatan masing-masing ion yang terdisosiasi. Ingatlah bahwa logam membentuk kation bermuatan positif, dan atom non-logam berubah menjadi anion negatif. Tentukan muatan unsur menggunakan tabel periodik. Semua muatan dalam senyawa netral juga perlu disetarakan.