Реакции ионного обмена

Реакция ионного обмена — один из видов химических реакций, протекающих в полярных растворителях между ионами исходных компонентов. Обратимые реакции ионного обмена приводят к наличию в растворах продуктов перекрестного синтеза, например, из смеси растворов хлорида натрия и бромида калия при выпаривании кристаллизуются четыре вещества. Необратимые реакции ионного обмена сводятся к образованию из ионов нерастворимых соединений с их выделением в виде воды, газа или осадка^[1].

Химические реакции в растворах электролитов (кислот, оснований и солей) протекают при участии ионов. Ионными уравнениями могут быть изображены любые реакции, протекающие в полярных растворах между электролитами. Если при таких реакциях не происходит изменения зарядов ионов (не изменяется степень окисления), то они называются ионообменными.

Правило Бертолле: Реакции обмена в растворах электролитов протекают до конца (возможны) только тогда, когда в результате реакции образуется либо твердое малорастворимое вещество (осадок), либо газ, либо вода или любой другой слабый электролит.

Давайте рассмотрим примеры, которые характеризуют каждый из трех признаков протекания химической реакции:

Выпадение осадка:

2KOH + CuCl2 = Cu(OH)2↓ + 2KCl

Выделение газа:

Na2CO3 v + 2HCl = H2O + CO2↑ + 2NaCl.

Образование малодиссоциирующего вещества (воды):

${{\ce {NaOH + HCl = H2O + NaCl.}}}$

Реакцию обмена в растворе можно выразить тремя видами уравнений: молекулярным, полным ионным и сокращённым ионным. В ионном уравнении слабые электролиты, газы и малорастворимые вещества изображают молекулярными формулами.

1. Запишем уравнение реакции в молекулярной форме:

${{\ce {FeCl3 + 3NaOH -> Fe(OH)3 v + 3NaCl}}}$

2. Перепишем это уравнение, изобразив хорошо диссоциирующие вещества в виде ионов:

${{\ce {Fe^3+ + 3Cl^- + 3Na^+ + 3OH^- -> Fe(OH)3 v + 3Na^+ + 3Cl^-}}}$

Это ионное уравнение реакции.

3. Исключим из обеих частей ионного уравнения одинаковые ионы, то есть ионы, не участвующие в реакции, и запишем уравнение реакции в окончательном виде:

${{\ce {Fe^3+ + 3OH^- -> Fe(OH)3 v}}}$

Это сокращенное ионное уравнение реакции. Как видно из этого уравнения, сущность реакции сводится к взаимодействию ионов Fe³⁺ и OH^-, в результате чего образуется осадок Fe(OH)₃. При этом вовсе не имеет значения, в состав каких электролитов входили эти ионы до их взаимодействия.

При написании ионных уравнений следует обязательно руководствоваться таблицей растворимости кислот, оснований и солей в воде, то есть обязательно проверять растворимость реагентов и продуктов, отмечая это в уравнениях.
Следует иметь в виду, что реакции двойного обмена между солями с образованием осадков протекают во всех тех случаях, когда растворимость реагентов выше, чем растворимость одного из продуктов.
Для получения малорастворимого вещества всегда надо выбирать хорошо растворимые реагенты и использовать достаточно концентрированные растворы.

Габриелян О. С., Остроумов И. Г., Ахлебинин А. К. Химия. 7 класс. (рус.). — "Дрофа", 2019. — 161 с.
Габриелян О. С., Остроумов И. Г., Сладков С.А. Химия. 8 класс. Базовый уровень. (рус.). — «Просвещение», 2024. — 176 с.
Габриелян О. С. Химия. 8 класс. (рус.). — "Дрофа", 2019. — 284 с.
Габриелян О. С., Остроумов И. Г., Сладков С.А. Химия. 9 класс. (рус.). — «Просвещение», 2023. — 224 с.
Ерёмин В. В., Кузьменко Н. Е., Дроздов А. А. и др. Химия. 9 класс. (рус.). — 2022. — 291 с.

[1]

Реакции ионного обмена

Введение, правило Бертолле

Изображение реакций ионного обмена

Правила написания реакций ионного обмена

Примечания

Литература