5.4. Йонні рівняння.

Умови, за яких реакції в розчинах електролітів протікають до кінця. У водних розчинах сильні електроліти існують зви­чайно у вигляді йонів. Під час зіткнення йони протилежних за­рядів притягуються один до одного і утворюють йонні асоціати або молекули. Якщо ці асоціати є малодисоційованими сполу­ками (слабкі кислоти Н₂S, СН₃СООН, вода), малорозчинними (осади) або газоподібними речовинами (тобто йони зв’язуються і         виводяться з реакційної суміші), рівновага реакції зміщується в бік утворення цієї речовини. Отже, реакція протікає до кінця.

Якщо під час змішування розчинів електролітів не викону­ється жодна з перелічених умов зміщення рівноваги, реакція не протікає до кінця, вона є оборотною.

Складання йонних рівнянь. Під час складання йонних рівнянь слід дотримуватися такої послідовності:

а)        скласти молекулярне рівняння реакції;

б)        представити його у вигляді повного йонного рівняння, зображаючи нерозчинні, малодисоційовані або газоподібні спо­луки в молекулярній формі, а дисоційовані – в йонній;

в)        виключити йони, що не беруть участі в реакції.

Розглянемо приклади складання цих рівнянь.

1.                     Утворення малорозчинної сполуки. Візьмемо розчини хлориду калію та нітрату срібла. Ці речовини як силь­ні електроліти у водних розчинах існують у вигляді йонів:

Під час змішування цих розчинів катйони срібла зустрічаються з анйонами хлору і утворюють нерозчинну сіль – хлорид срібла AgCl, яка випадає в осад.

Катйони калію та нітрат-йони також зустрічаються, але зв’язок між ними не виникає, тому що нітрат калію KNO₃ є сильним електролітом. Йони  і  з не беруть участі в реакції.

Таким чином, під час змішування водних розчинів КС1 і AgNO₃ між йонами  і Cl‾ відбувається реакція, яку можна описати таким скороченим йонним рівнянням:

 + Сl‾ →  AgCl ↓ .

Скорочене йонне рівняння показує, що при змішуванні роз­чину будь-якої речовини, яка містить йони срібла , з розчи­ном, що містить хлорид-йони Сl‾, рівновага зміщується в бік утворення хлориду срібла AgCl, нерозчиного осаду:

СаСІ₂ +2 АgNО₃ =Са(NО₃)₂ + АgСІ    (молекулярне рівняння);

(повне йонне рівняння) ;

 (скорочене йонне рівняння).

2.                     Утворення малодисоційованої сполуки. Розглянемо реакцію між сильною кислотою та лугом (реакція нейтралізації) :

Хлороводнева кислота та гідроксид калію -електроліти. У Розчині вони існують у вигляді йонів  і Сl‾,  і ОН‾. Під час змішування цих розчинів йони  і ОН‾ утворюють малодисоційовані молекули Н₂О, а йони  і Сl‾ не зазнають змін, оскільки КС1 є сильним електролітом. Йонне рівняння реакції нейтралізації має такий вигляд:

Розглянемо реакцію між слабкою кислотою та лугом:

Оцтова кислота СН₃СООН – слабкий електроліт і мало дисоціює на йони. Тому в йонному рівнянні її записують у мо­лекулярній формі. Гідроксид натрію та ацетат натрію – сильні електроліти, вони існують у водних розчинах у вигляді йонів. Вода є слабкішим електролітом, ніж оцтова кислота, отже рів­новага реакції зміщується в бік утворення менш дисоційованої сполуки:

 (повне йонне рівняння);

(скорочене йонне рівняння).

3.                     Утворення газоподібної сполуки.

Розглянемо реакцію між сульфідом Феруму(II) і хлороводневою кислотою:

         FеS + 2НСІ = Н₂S↑+ FeСІ₂

Сульфід заліза (II) нерозчинний у воді, в рівнянні реакції його записують у молекулярній формі. Хлороводнева кислота та хлорид заліза (II) – сильні електроліти, вони існують у розчинах у вигляді йонів. Сірководень є малодисоційованою сполукою. Крім того, він виділяється у вигляді газу. Рівновага реакції зміщується вправо:

Висновки. Реакції обміну в розчинах електролітів про­тікають у напрямку зв’язування йонів. Вони ідуть до кінця, як­що в результаті реакції утворюються:

а)        малодисоційована сполука;

б)        практично нерозчинні речовини (осади);

в)        газоподібні речовини.

Реакції не протікають до кінця, якщо не виконується хоча б одна з умов. У цьому разі утворюється суміш йонів: