≡×منو

• طراحی منظر
• خانه
• صنایع دستی
• گل رز
• باغ گل

H2o به یون ها تجزیه می شود. واکنش های تبادل یونی در محلول ها

واکنش های تبادل یونی واکنش هایی در محلول های آبی بین الکترولیت ها هستند که بدون تغییر در حالت اکسیداسیون عناصر تشکیل دهنده آنها انجام می شود.

شرط لازم برای واکنش بین الکترولیت ها (نمک ها، اسیدها و بازها) تشکیل یک ماده با تفکیک کم (آب، اسید ضعیف، هیدروکسید آمونیوم)، یک رسوب یا یک گاز است.

واکنشی را در نظر بگیرید که آب تولید می کند. این واکنش ها شامل تمام واکنش های بین هر اسید و هر باز است. به عنوان مثال، برهمکنش اسید نیتریک با هیدروکسید پتاسیم:

HNO 3 + KOH \u003d KNO 3 + H 2 O (1)

مواد اولیه، یعنی اسید نیتریک و هیدروکسید پتاسیم و همچنین یکی از فرآورده ها، یعنی نیترات پتاسیم، الکترولیت های قوی هستند، یعنی. در محلول آبی، آنها تقریباً منحصراً به شکل یون هستند. آب حاصل متعلق به الکترولیت های ضعیف است، یعنی. عملا به یون تجزیه نمی شود. بنابراین، می توان با نشان دادن وضعیت واقعی مواد در یک محلول آبی، معادله بالا را با دقت بیشتری بازنویسی کرد. به شکل یون:

H + + NO 3 - + K + + OH - \u003d K + + NO 3 - + H 2 O (2)

همانطور که از رابطه (2) مشاهده می شود، هم قبل و هم بعد از واکنش، یون های NO 3- و K + در محلول وجود دارد. به عبارت دیگر در واقع یون های نیترات و یون های پتاسیم به هیچ وجه در واکنش شرکت نکردند. این واکنش تنها به دلیل ترکیب ذرات H + و OH- در مولکول های آب رخ داد. بنابراین، با کاهش جبری یونهای یکسان در رابطه (2):

H + + NO 3 - + K + + OH - \u003d K + + NO 3 - + H 2 O

میگیریمش:

H + + OH - = H 2 O (3)

معادلات شکل (3) نامیده می شوند معادلات یونی کاهش یافته، از شکل (2) - معادلات یونی کاملو به شکل (1) - معادلات واکنش مولکولی.

در واقع، معادله یونی واکنش، ماهیت آن را حداکثر منعکس می‌کند، دقیقاً چیزی که ادامه آن را ممکن می‌سازد. لازم به ذکر است که بسیاری از واکنش های مختلف می توانند با یک معادله یونی کاهش یافته مطابقت داشته باشند. در واقع، اگر مثلاً اسید نیتریک را نه، بلکه اسید هیدروکلریک را در نظر بگیریم، و به جای هیدروکسید پتاسیم، مثلاً از هیدروکسید باریم استفاده کنیم، معادله واکنش مولکولی زیر را خواهیم داشت:

2HCl + Ba(OH) 2 = BaCl 2 + 2H 2 O

اسید کلریدریک، هیدروکسید باریم و کلرید باریم الکترولیت های قوی هستند، یعنی در محلول عمدتا به شکل یون وجود دارند. همانطور که در بالا ذکر شد، آب یک الکترولیت ضعیف است، یعنی تقریباً منحصراً به شکل مولکول در محلول وجود دارد. به این ترتیب، معادله یونی کاملاین واکنش به شکل زیر خواهد بود:

2H + + 2Cl - + Ba 2+ + 2OH - = Ba 2+ + 2Cl - + 2H 2 O

همان یون های چپ و راست را کاهش می دهیم و به دست می آوریم:

2H + + 2OH - = 2H 2 O

با تقسیم دو سمت چپ و راست بر 2 به دست می آید:

H + + OH - \u003d H 2 O،

اخذ شده معادله یونی کاهش یافتهبه طور کامل با معادله یونی کاهش یافته برهمکنش اسید نیتریک و هیدروکسید پتاسیم منطبق است.

هنگام کامپایل معادلات یونی به شکل یون، فقط فرمول ها نوشته می شود:

1) اسیدهای قوی (HCl، HBr، HI، H 2 SO 4، HNO 3، HClO 4) (لیست اسیدهای قوی باید یاد بگیرید!)

2) بازهای قوی (هیدروکسیدهای قلیایی (ALH) و فلزات قلیایی خاکی (ALHM))

3) نمک های محلول

در فرم مولکولی، فرمول ها نوشته می شوند:

1) آب H 2 O

2) اسیدهای ضعیف (H 2 S ، H 2 CO 3 ، HF ، HCN ، CH 3 COOH (و سایرین ، تقریباً همه آلی)).

3) بازهای ضعیف (NH 4 OH و تقریباً تمام هیدروکسیدهای فلزی به جز فلزات قلیایی و فلزات قلیایی خاکی.

4) نمکهای کمی محلول (↓) ("M" یا "H" در جدول حلالیت).

5) اکسیدها (و سایر موادی که الکترولیت نیستند).

بیایید سعی کنیم معادله بین هیدروکسید آهن (III) و اسید سولفوریک را بنویسیم. در شکل مولکولی معادله برهمکنش آنها به صورت زیر نوشته می شود:

2Fe(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O

هیدروکسید آهن (III) مطابق با نام "H" در جدول حلالیت است که به ما در مورد نامحلول بودن آن می گوید، یعنی. در معادله یونی باید به طور کامل نوشته شود، یعنی. به صورت Fe(OH) 3. اسید سولفوریک محلول است و متعلق به الکترولیت های قوی است، یعنی در محلول عمدتاً در حالت تفکیک وجود دارد. سولفات آهن (III) مانند تقریباً تمام نمک های دیگر، یک الکترولیت قوی است و از آنجایی که در آب محلول است، باید در معادله یونی به صورت یون درج شود. با در نظر گرفتن تمام موارد فوق، یک معادله یونی کامل به شکل زیر بدست می آوریم:

2Fe(OH) 3 + 6H + + 3SO 4 2- = 2Fe 3+ + 3SO 4 2- + 6H 2 O

با کاهش یون های سولفات در سمت چپ و راست، به دست می آوریم:

2Fe(OH) 3 + 6H + = 2Fe 3+ + 6H 2 O

با تقسیم دو طرف معادله بر 2، معادله یونی کاهش یافته را بدست می آوریم:

Fe(OH) 3 + 3H + = Fe 3 + + 3H 2 O

حال بیایید به واکنش تبادل یونی که منجر به تشکیل یک رسوب می شود نگاه کنیم. به عنوان مثال، برهمکنش دو نمک محلول:

هر سه نمک - کربنات سدیم، کلرید کلسیم، کلرید سدیم و کربنات کلسیم (بله، بله، و او نیز) - الکترولیت های قوی هستند و همه چیز به جز کربنات کلسیم در آب محلول است، یعنی. در این واکنش به شکل یون ها شرکت می کنند:

2Na + + CO 3 2- + Ca 2 + + 2Cl - = CaCO 3 ↓ + 2Na + + 2Cl -

با کاهش یون های یکسان در سمت چپ و راست در این معادله، یونی اختصاری را بدست می آوریم:

CO 3 2- + Ca 2 + \u003d CaCO 3 ↓

آخرین معادله دلیل برهمکنش محلول های کربنات سدیم و کلرید کلسیم را نشان می دهد. یون‌های کلسیم و یون‌های کربنات در مولکول‌های کربنات کلسیم خنثی ترکیب می‌شوند که وقتی با یکدیگر ترکیب می‌شوند، بلورهای کوچکی از رسوب CaCO 3 با ساختار یونی ایجاد می‌کنند.

نکته مهم برای قبولی در امتحان شیمی

برای اینکه واکنش نمک 1 با نمک 2 ادامه یابد، علاوه بر الزامات اساسی برای وقوع واکنش های یونی (گاز، رسوب یا آب در محصولات واکنش)، یک الزام دیگر برای چنین واکنش هایی اعمال می شود - نمک های اولیه باید محلول یعنی مثلا

CuS + Fe (NO 3) 2 ≠ FeS + Cu (NO 3) 2

واکنش نمی رود، اگرچه FeS - به طور بالقوه می تواند یک رسوب ایجاد کند، زیرا. نامحلول دلیل اینکه واکنش ادامه نمی یابد، حل نشدن یکی از نمک های شروع کننده (CuS) است.

و در اینجا، برای مثال،

Na 2 CO 3 + CaCl 2 \u003d CaCO 3 ↓ + 2 NaCl

حاصل می شود، زیرا کربنات کلسیم نامحلول است و نمک های اصلی محلول هستند.

همین امر در مورد برهمکنش نمک ها با بازها نیز صدق می کند. علاوه بر الزامات اساسی برای وقوع واکنش های تبادل یونی، برای واکنش نمک با باز، حلالیت هر دوی آنها ضروری است. به این ترتیب:

Cu(OH) 2 + Na 2 S - جریان نمی یابد

زیرا Cu(OH) 2 نامحلول است، اگرچه محصول بالقوه CuS یک رسوب است.

اما واکنش بین NaOH و Cu (NO 3) 2 ادامه دارد، بنابراین هر دو ماده اولیه محلول هستند و Cu (OH) 2 را رسوب می دهند:

2NaOH + Cu(NO 3) 2 = Cu(OH) 2 ↓+ 2NaNO3

توجه! به هیچ وجه نیاز به حلالیت مواد اولیه را فراتر از واکنش نمک 1 + نمک 2 و نمک + پایه گسترش ندهید.

به عنوان مثال، در مورد اسیدها، این نیاز ضروری نیست. به طور خاص، تمام اسیدهای محلول با تمام کربنات ها، از جمله اسیدهای نامحلول، کاملاً واکنش می دهند.

به عبارت دیگر:

1) نمک 1 + نمک 2 - اگر نمک های اولیه محلول باشند و در محصولات رسوب وجود داشته باشد واکنش ادامه می یابد.

2) نمک + هیدروکسید فلز - اگر مواد اولیه محلول باشند و در محصولات رسوب یا هیدروکسید آمونیوم وجود داشته باشد واکنش ادامه می یابد.

اجازه دهید شرط سوم برای وقوع واکنش های تبادل یونی را در نظر بگیریم - تشکیل گاز. به طور دقیق، فقط در نتیجه تبادل یونی، تشکیل گاز فقط در موارد نادر امکان پذیر است، به عنوان مثال، در تشکیل سولفید هیدروژن گازی:

K2S + 2HBr = 2KBr + H2S

در بیشتر موارد دیگر، گاز در نتیجه تجزیه یکی از محصولات واکنش تبادل یونی تشکیل می شود. به عنوان مثال، شما باید در چارچوب امتحان مطمئن باشید که با تشکیل گاز، به دلیل ناپایداری، محصولاتی مانند H 2 CO 3، NH 4 OH و H 2 SO 3 تجزیه می شوند:

H 2 CO 3 \u003d H 2 O + CO 2

NH 4 OH \u003d H 2 O + NH 3

H 2 SO 3 \u003d H 2 O + SO 2

به عبارت دیگر، اگر در نتیجه تبادل یونی اسید کربنیک، هیدروکسید آمونیوم یا اسید سولفوریک تشکیل شود، واکنش تبادل یونی به دلیل تشکیل یک محصول گازی ادامه می یابد:

اجازه دهید معادلات یونی را برای تمام واکنش های فوق که منجر به تشکیل گازها می شود، بنویسیم. 1) برای واکنش:

K2S + 2HBr = 2KBr + H2S

به صورت یونی، سولفید پتاسیم و برومید پتاسیم ثبت خواهد شد، زیرا. نمک های محلول، و همچنین اسید هیدروبرومیک، tk. به اسیدهای قوی اشاره دارد. سولفید هیدروژن که گازی کم محلول و تجزیه ضعیف به یون است، به شکل مولکولی نوشته می شود:

2K + + S 2- + 2H + + 2Br - \u003d 2K + + 2Br - + H 2 S

با کاهش یون های مشابه، به دست می آوریم:

S 2- + 2H + = H 2 S

2) برای معادله:

Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2

در شکل یونی، Na 2 CO 3، Na 2 SO 4 به عنوان نمک های بسیار محلول و H 2 SO 4 به عنوان یک اسید قوی نوشته می شود. آب یک ماده با تفکیک کم است و CO 2 به هیچ وجه الکترولیت نیست، بنابراین فرمول آنها به شکل مولکولی نوشته می شود:

2Na + + CO 3 2- + 2H + + SO 4 2- \u003d 2Na + + SO 4 2 + H 2 O + CO 2

CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2

3) برای معادله:

NH 4 NO 3 + KOH \u003d KNO 3 + H 2 O + NH 3

مولکول های آب و آمونیاک به طور کلی ثبت می شوند و NH 4 NO 3 ، KNO 3 و KOH به شکل یونی ثبت می شوند، زیرا همه نیترات ها نمک های بسیار محلول هستند و KOH یک هیدروکسید فلز قلیایی است، به عنوان مثال. پایه قوی:

NH 4 + + NO 3 - + K + + OH - = K + + NO 3 - + H 2 O + NH 3

NH 4 + + OH - \u003d H 2 O + NH 3

برای معادله:

Na 2 SO 3 + 2HCl \u003d 2NaCl + H 2 O + SO 2

معادله کامل و خلاصه شده به صورت زیر خواهد بود:

2Na + + SO 3 2- + 2H + + 2Cl - = 2Na + + 2Cl - + H 2 O + SO 2

دستورالعمل

قبل از ادامه معادلات یونی، باید قوانینی را یاد بگیرید. مواد نامحلول در آب، گاز و با تفکیک کم (مثلاً آب) به یون تجزیه نمی شوند، به این معنی که آنها را به شکل مولکولی یادداشت می کنید. این همچنین شامل الکترولیت های ضعیف مانند H2S، H2CO3، H2SO3، NH4OH می شود. حلالیت ترکیبات را می توان در جدول حلالیت یافت که یک ماده مرجع تایید شده برای انواع کنترل است. تمام بارهایی که در کاتیون ها و آنیون ها ذاتی هستند نیز در آنجا نشان داده شده اند. برای تکمیل کامل کار، باید معادلات مولکولی، کامل و احیا شده یونی را بنویسید.

مثال شماره 1. واکنش خنثی سازی بین اسید سولفوریک و هیدروکسید پتاسیم، آن را از دیدگاه TED (نظریه تفکیک الکترولیتی) در نظر بگیرید. ابتدا معادله واکنش را به شکل مولکولی بنویسید و .H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2H2O مواد حاصل را از نظر حلالیت و تفکیک آنها تجزیه و تحلیل کنید. همه ترکیبات در آب محلول هستند و بنابراین به یون تبدیل می شوند. تنها استثنا آب است که به یون تجزیه نمی شود بنابراین به صورت مولکولی باقی می ماند معادله کامل یونی را بنویسید همان یون ها را در سمت چپ و راست پیدا کنید و. برای کاهش یون های یکسان، آنها را خط بکشید

مثال شماره 2. واکنش تبادل بین کلرید مس و هیدروکسید سدیم را بنویسید، آن را از نظر TED در نظر بگیرید. معادله واکنش را به شکل مولکولی بنویسید و ضرایب را مرتب کنید. در نتیجه، هیدروکسید مس تشکیل شده به رنگ آبی رسوب کرد. CuCl2 + 2NaOH \u003d Cu (OH) 2 ↓ + 2NaCl همه مواد را برای حلالیت آنها در آب تجزیه و تحلیل کنید - همه چیز محلول است، به جز هیدروکسید مس، که به یون ها تجزیه نمی شود. معادله کامل یونی را بنویسید، زیر آن خط بکشید و همان یون ها را کاهش دهید: Cu2+ +2Cl- + 2Na+ +2OH- = Cu(OH) 2↓+2Na+ +2Cl- معادله کاهش یافته یونی باقی می ماند: Cu2+ +2OH- = Cu(OH) 2↓

مثال شماره 3. واکنش تبادلی بین کربنات سدیم و اسید کلریدریک را بنویسید، آن را از نظر TED در نظر بگیرید. معادله واکنش را به شکل مولکولی بنویسید و ضرایب را مرتب کنید. در نتیجه واکنش، کلرید سدیم تشکیل شده و ماده گازی CO2 (دی اکسید کربن یا مونوکسید کربن (IV)) آزاد می شود. این به دلیل تجزیه اسید کربنیک ضعیف است که به اکسید و آب تجزیه می شود. Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2+H2O همه مواد را از نظر حلالیت و تفکیک در آب تجزیه و تحلیل کنید. دی اکسید کربن از سیستم به عنوان یک ترکیب گازی خارج می شود، آب یک ماده کم تفکیک است. تمام مواد دیگر به یون تجزیه می شوند. معادله کامل یونی را بنویسید، زیر آن خط بکشید و همان یونها را کاهش دهید: 2Na + + CO3 2- + 2H + + 2Cl- \u003d 2Na + + + 2Cl- + CO2 + H2O معادله کاهش یافته یونی باقی می ماند: CO3 2- + 2H + = CO2 + H2O

آموزش عمومی پایه

خط UMK VV Lunin. شیمی (8-9)

معادلات یونی

معادلات یونی جزء لاینفک یک علم شیمی پیچیده و جالب است. چنین معادلاتی این امکان را فراهم می کند که به صورت بصری ببینیم کدام یون ها وارد تبدیلات شیمیایی می شوند. به شکل یون، موادی ثبت می شوند که تحت تفکیک الکترولیتی قرار می گیرند. بیایید تاریخچه موضوع، الگوریتم تدوین معادلات یونی و مثال هایی از مسائل را تجزیه و تحلیل کنیم.

زمینه

حتی کیمیاگران باستانی که در جستجوی سنگ فیلسوف واکنش های شیمیایی ساده ای انجام می دادند و نتایج تحقیقات خود را در قطعات ضخیم یادداشت می کردند، از علائم خاصی برای مواد شیمیایی استفاده می کردند. هر دانشمند سیستم خاص خود را داشت که جای تعجب نیست: همه می خواستند دانش مخفی خود را از دسیسه های افراد حسود و رقبا محافظت کنند. و فقط در قرن هشتم برای برخی از عناصر نام های یکنواخت وجود دارد.

در سال 1615، ژان بگون، در کتاب خود "اصول شیمی"، که به حق یکی از اولین کتاب های درسی در این بخش از علوم طبیعی به شمار می رود، استفاده از علامت گذاری متعارف را برای نوشتن معادلات شیمیایی پیشنهاد کرد. و تنها در سال 1814، شیمیدان سوئدی، Jons Jakob Berzelius، سیستمی از نمادهای شیمیایی را بر اساس یک یا دو حرف اول نام لاتین عنصر ایجاد کرد، شبیه به چیزی که دانش آموزان در کلاس یاد می گیرند.

در کلاس هشتم (بند 12، کتاب درسی "شیمی. کلاس 8" ویرایش شده توسط V.V. Eremin)، بچه ها یاد گرفتند که چگونه معادلات واکنش مولکولی را بنویسند، جایی که هم معرف ها و هم محصولات واکنش به شکل مولکول ارائه می شوند.

با این حال، این یک دیدگاه ساده شده از تبدیلات شیمیایی است. و دانشمندان قبلاً در قرن 18 به این موضوع فکر کردند.

آرنیوس در نتیجه آزمایش های خود دریافت که محلول های مواد خاصی جریان الکتریکی را هدایت می کنند. و او ثابت کرد که مواد با رسانایی الکتریکی در محلول هایی به شکل یون هستند: کاتیون های با بار مثبت و آنیون های با بار منفی. و این ذرات باردار هستند که واکنش نشان می دهند.

معادلات یونی چیست؟

معادلات واکنش یونی- اینها برابری های شیمیایی هستند که در آنها مواد وارد شده به واکنش و محصولات واکنش ها به عنوان یون های تفکیک شده تعیین می شوند. معادلات از این نوع برای نوشتن واکنش های جایگزینی و تبادل شیمیایی در محلول ها مناسب هستند.

معادلات یونی- بخشی جدایی ناپذیر از یک علم شیمی پیچیده و جالب. چنین معادلاتی این امکان را فراهم می کند که به صورت بصری ببینیم کدام یون ها وارد تبدیلات شیمیایی می شوند. موادی که تحت تفکیک الکترولیتی قرار می گیرند به شکل یون ثبت می شوند (موضوع به تفصیل در پاراگراف 10 کتاب درسی "شیمی. درجه 9" ویرایش شده توسط V.V. Eremin مورد بحث قرار گرفته است). در قالب مولکول ها، گازها، مواد رسوب شده و الکترولیت های ضعیف ثبت می شوند که عملاً تجزیه نمی شوند. گازها با فلش رو به بالا ()، موادی که رسوب می کنند، با فلش رو به پایین (↓) نشان داده می شوند.

کتاب درسی توسط معلمان دانشکده شیمی دانشگاه دولتی مسکو نوشته شده است. M.V. لومونوسوف از ویژگی های بارز کتاب می توان به سادگی و وضوح ارائه مطالب، سطح علمی بالا، تعداد زیادی تصاویر، آزمایش ها و آزمایش های سرگرم کننده اشاره کرد که امکان استفاده از آن را در کلاس ها و مدارس با مطالعه عمیق موضوعات علوم طبیعی فراهم می کند.

ویژگی های معادلات یونی

1. واکنش های تبادل یونی، بر خلاف واکنش های ردوکس، بدون نقض ظرفیت مواد وارد شده به دگرگونی های شیمیایی انجام می شود.

- واکنش ردوکس

واکنش تبادل یونی

2. واکنش‌های بین یون‌ها در شرایطی ادامه می‌یابد که در طی واکنش یک رسوب با محلول ضعیف تشکیل شود، یک گاز فرار آزاد شود یا الکترولیت‌های ضعیف تشکیل شوند.

1 میلی لیتر محلول کربنات سدیم را در لوله آزمایش بریزید و چند قطره اسید کلریدریک را با دقت به آن اضافه کنید.

چه اتفاقی می افتد؟

یک معادله برای واکنش ایجاد کنید، معادلات یونی کامل و خلاصه شده را بنویسید.

#ADVERTISING_INSERT#

اکسیدها شامل H 2 O، رسوبات (جدول حلالیت)، ترکیبات با تفکیک ضعیف: H2S. HNO 2، H 2 SO 3 → SO 2 + H 2 O، H 2 CO 3 → CO 2 + H 2 O، NH 4 OH → NH 3 + H 2 O . CH3COOH; HMnO 4 H 2 SiO 3 ، H 3 PO 4

موارد زیر حالت اکسیداسیون ثابت دارند:

گروه I زیر گروه اصلی +1، گروه دوم زیر گروه اصلی +2، H +، O -2، OH -، Al 3+، Zn 2+.

واکنش های ردوکس(ORD) واکنش هایی هستند که در آن عناصر با انتقال الکترون ها حالت اکسیداسیون (CO) خود را تغییر می دهند.

الگوریتم حل واکنش های ردوکس

حالت اکسیداسیون (CO) هر عنصر را در واکنش پایین می آوریم.

عناصری را پیدا کنید که حالت اکسیداسیون خود را تغییر می دهند.

ما یون ها یا مولکول هایی را انتخاب می کنیم که حاوی عناصری با درجه اکسیداسیون تغییر یافته باشند.

ما عامل اکسید کننده، عامل کاهنده را امضا می کنیم.

محیط ترش: اضافه کردن nH 2 O، که در آن عدم O → 2nH +

محیط قلیایی: nH 2 O را اضافه کنید، جایی که O → 2nOH اضافی -

هر نیمه واکنش را برابر می کنیم (سمت چپ نیمه واکنش = سمت راست)، تعداد الکترون های داده شده و دریافتی را یادداشت می کنیم.

تعداد الکترون های دریافتی و داده شده را برابر می کنیم، ضرایب را در مقابل نیمه واکنش ها قرار می دهیم.

ما فرآیند اکسیداسیون و فرآیند بازیابی را امضا می کنیم.

معادله یونی کل را با در نظر گرفتن ضرایب می نویسیم.

ضرایب را از یونی به معادله مولکولی منتقل می کنیم، ضرایب مشابه را می دهیم (سمت چپ واکنش = راست)

خوردگی: اکسیداسیون (تخریب) فلز تحت تأثیر محیط آند در سری ولتاژهای فلزی در سمت چپ قرار دارد. کاتد در سمت راست است. پوشش آند (به سمت چپ در سری ولتاژ؛ بهتر است،زیرا لایه بالایی از بین رفته است). پوشش کاتد (سمت راست در سری ولتاژ).
محیط مرطوب، محیط قلیایی	/A/: Me 0 – nē→Me n + فرآیند اکسیداسیون /K/: 1/2O 2 +H 2 O + 2ē→2OH - فرآیند اکسیداسیون
محیط اسیدی	/K/: 2H + +2ē→H 2 - فرآیند اکسیداسیون
به عنوان مثال خوردگی Fe-Cu A (Fe): Fe 0 -2e → Fe 2+ K (Cu): 1 / 2O 2 + H 2 O + 2e → 2OH - - محیط مرطوب، محیط قلیایی K(Cu): 2H + +2e→H2 - اسیدی محصولات: در یک محیط قلیایی 4Fe (OH) 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4 Fe (OH) 3، Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + H 2 O. (زنگ) محصولات در محیط اسیدی: FeSO 4

http://ru.wikipedia.org/wiki/%DD%EB%E5%EA%F2%F0%EE%EB%E8%E7

طبق قانون فارادی: m \u003d EIt / 96 500، Q \u003d آن، C (برق مصرف شده)

که در آن m جرم ماده اکسید شده یا کاهش یافته در الکترود است. E جرم معادل ماده است. I - قدرت فعلی، A. t مدت زمان الکترولیز، s است. Ve H 2 \u003d 11.2 لیتر، Ve O 2 \u003d 5.6 لیتر

برای به خاطر سپردن فرآیندهای کاتدی و آند در الکتروشیمی، قانون یادگاری زیر وجود دارد:

آنیون ها در آند اکسید می شوند.

در کاتد، کاتیون ها احیا می شوند.

در خط اول، همه کلمات با یک مصوت شروع می شوند، در خط دوم - با یک صامت.

یا ساده تر:

کاتد - کاتیون ها (یون ها در کاتد)

ANod - آنیون ها (یون ها در آند)

تعریف

به واکنش هایی که بین یون ها در محلول های الکترولیت انجام می شود گفته می شود واکنش های تبادل یونی(RIO).

در جریان RIO، تغییری در حالت اکسیداسیون عناصر ایجاد نمی شود، بنابراین، RIO ردوکس نیست.

معیار برگشت ناپذیری واکنش های تبادل یونی، تشکیل یک الکترولیت ضعیف است.

قانون برتوله

واکنش‌های تبادل یونی تقریباً غیرقابل برگشت ادامه می‌یابد اگر یکی از محصولات واکنش حاصل از کره واکنش به شکل زیر "ترک" کند:

• گاز،
• پیش نویس
• یا یک الکترولیت با تفکیک ضعیف (مثلاً آب).

اگر هیچ یونی در محلول وجود نداشته باشد که یک الکترولیت ضعیف را تشکیل دهد، واکنش برگشت پذیر است و در این حالت معادله آن نوشته نمی شود و علامت "$\ne$" قرار می گیرد.

برای نوشتن معادلات یونی از اشکال مولکولی (1)، یونی کامل (2) و یونی کوتاه معادلات (3.4) استفاده می شود:

$2KOH + H_2SO_4 = K_2SO_4 + 2H_2O \hspace(3cm) (1)$

$2K^+ +2OH^- + 2H^+ + SO_4^(2-) = 2K^+ + SO_4^(2-) +2H_2O \hspace(0.2cm) (2)$

$2OH^- + 2H^+ = 2H_2O \hspace(5cm) (3)$

$OH^- + H^+ = H_2O \hspace(5.5cm) (4)$

لطفا توجه داشته باشید که در معادله یونی کوتاه، ضرایب باید حداقل باشد.بنابراین در رابطه (3) همه ضرایب با 2 لغو می شوند و معادله (4) حاصل یک معادله یونی کوتاه در نظر گرفته می شود.

هنگام کامپایل RIO، باید به خاطر داشت که

• آب، فلزات، اکسیدها، گازها، بارش به یون ها تجزیه نمی شوند و در تمام معادلات به شکل مولکولی نوشته می شوند.
• $H_2SO_3$، $H_2CO_3$، $NH_4OH$، $AgOH$ناپایدار هستند و پس از تشکیل، تقریباً بلافاصله تجزیه می شوند:

  $H_2SO_3 = H_2O + SO_2 \uparrow$

  $H_2CO_3 = H_2O + CO_2 \uparrow$

  $NH_4OH = H_2O + NH_3 \uparrow$

  $2AgOH = Ag_2O \downnarrow + H_2O$

الگوریتم کامپایل واکنش های تبادل یونی

1. معادله مولکولی را بنویسید و ضرایب را مرتب کنید. هنگام نوشتن فرمول های شیمیایی محصولات واکنش، یادآوری این نکته مهم است که مجموع بارهای موجود در مولکول باید برابر با صفر باشد.
2. یک معادله یونی کامل بسازید که نتیجه تفکیک مواد اولیه و محصولات واکنش تبادل را در نظر بگیرد. در قالب یون ها، تمام ترکیبات محلول ثبت می شوند (در جدول حلالیت با حرف "P" (بسیار محلول در آب) نشان داده شده است، به استثنای هیدروکسید کلسیم است. فرمول مواد نامحلول، گازها، اکسیدها، آب به صورت مولکولی نوشته می شود. در حال شمارش ضریب واکنش کل، که برای آن تمام ضرایب سمت راست و چپ معادله اضافه می شود.
3. برای به دست آوردن شکل یونی اختصاری معادله، موارد مشابه را می دهند، یعنی همان یون ها را قبل و بعد از علامت مساوی در معادله کاهش می دهند. ضرایب باید حداقل باشد و مجموع بارها در سمت چپ و راست معادله باید یکسان باشد. ضریب کل به صورت اختصاری (مشابه شکل کامل) محاسبه می شود.
4. شکل یونی مختصر معادله منعکس کننده است جوهر واکنش شیمیایی گذشته.

برهمکنش اکسیدهای بازی با اسیدها. معادلات مولکولی، کوتاه و کامل یونی را برای برهمکنش اکسید کلسیم و اسید کلریدریک بنویسید. مجموع ضرایب را به صورت کامل و اختصاری محاسبه کنید.

راه حل

1. معادله مولکولی:

$CaO + 2HCl = CaCl_2 + H_2O$

2. معادله یونی کامل:

$CaO + 2H^+ + \underline(2Cl^-) = Ca^(2+) + \underline(2Cl^-) + H_2O$

مجموع ضرایب (1+2+2+1+2+1)=9 است.

3. معادله یونی کاهش یافته:

$CaO + 2H^+ = Ca^(2+) + H_2O$

ضریب کل (1+2+1+1)=5 است.

4. یک معادله یونی مختصر نشان می دهد که وقتی اکسید کلسیم با اسیدهای قوی ($H^+$) برهمکنش می کند، واکنش تقریباً غیرقابل برگشت پیش می رود و در نتیجه یک نمک کلسیم محلول و یک ماده با تفکیک کم (آب) تشکیل می شود.

برهمکنش نمک ها با اسیدهامعادلات مولکولی، کوتاه و کامل یونی برای برهمکنش کربنات پتاسیم و اسید نیتریک را بنویسید. مجموع ضرایب را به صورت کامل و اختصاری محاسبه کنید.

راه حل

1. معادله مولکولی:

$K_2CO_3 + 2HNO_3 = 2KNO_3 + CO_2\uparrow + H_2O$

2. معادله یونی کامل:

$\underline(2K^+) + CO_3^(2-) + 2H^+ + \underline(2NO_3^-) = \underline(2K^+) + \underline(2NO_3^-) + CO_2\uparrow + H_2O$

مجموع ضرایب (2+1+2+2+2+2+1+1)=13 است.

3. معادله یونی مختصر:

$ CO_3^(2-) + 2H^+ = CO_2\uparrow + H_2O$

مجموع ضرایب برابر است با (1+2+1+1)=5.

4. یک معادله یونی مختصر نشان می‌دهد که وقتی کربنات‌های محلول (فلزات قلیایی) با اسیدهای قوی ($H^+$) برهم‌کنش می‌کنند، واکنش تقریباً غیرقابل برگشت پیش می‌رود، در نتیجه دی اکسید کربن ($CO_2\uparrow$) و مقدار کم - ماده تفکیک کننده (آب)