Реакции ионного обмена

Реакция ионного обмена — реакция между сложными веществами в растворах, в результате которых реагирующие вещества обмениваются составными частями. Название получили из-за того, что происходит обмен ионами.

Электролиты

Химические реакции в растворах электролитов (кислот, оснований и солей) осуществляются только при образовании малодиссоциирующих веществ (вода, слабая кислота, гидроксид аммония), осадка или газа, например, взаимодействие азотной кислоты с гидроксидом калия: $\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}=\mathrm{K}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}(1)$.

Изображение реакций ионного обмена

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:

$\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3\downarrow +3\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}$

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

$\mathrm{F}\mathrm{e}{\phantom{A}}^{3+}+3\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}^{-}+3\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{+}+3\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}⟶\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3\downarrow +3\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{+}+3\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}^{-}$

Это ионное уравнение реакции.

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

$\mathrm{F}\mathrm{e}{\phantom{A}}^{3+}+3\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}⟶\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3\downarrow$

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.

Правила написания реакций ионного обмена

1. 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.
2. 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.
3. Для получения малорастворимого вещества всегда надо выбирать хорошо растворимые реагенты и использовать достаточно концентрированные растворы.