Τι είναι μια καθαρή ιοντική εξίσωση;

Μια καθαρή ιοντική εξίσωση είναι ένας τύπος χημικής εξίσωσης που χρησιμοποιείται για να αναπαραστήσει αντιδράσεις που περιλαμβάνουν ιοντικές ουσίες σε διάλυμα, δείχνοντας μόνο εκείνα τα ιόντα που εμπλέκονται πραγματικά στην αντίδραση . Ο λόγος για τον οποίο ονομάζεται καθαρή ιοντική εξίσωση είναι επειδή όλα τα ιόντα θεατή εξαλείφονται από την ολική ιοντική εξίσωση, δηλαδή εκείνα που, παρόλο που αποτελούν μέρος των αρχικών αντιδραστηρίων και παρόλο που είναι παρόντα στο διάλυμα, δεν εμπλέκονται στην χημική αντίδραση.

Οι καθαρές ιοντικές εξισώσεις είναι μια πιο πιστή αναπαράσταση του τι συμβαίνει στην πραγματικότητα όταν διεξάγουμε μια χημική αντίδραση μεταξύ ιοντικών ενώσεων σε υδατικό διάλυμα. Κατά τη διάλυση μιας ιοντικής ένωσης, όπως ένα άλας ή ένα διαλυτό υδροξείδιο, αυτά διαχωρίζονται από την επίδραση του διαλύτη, ο οποίος, στην περίπτωση αυτή, είναι το νερό. Όπως υποδηλώνει ο όρος, κατά τη διάσταση, τα ανιόντα και τα κατιόντα της ιοντικής ένωσης μπορούν να αντιδράσουν χωριστά , εντελώς ανεξάρτητα το ένα από το άλλο.

Οι καθαρές ιοντικές εξισώσεις και οι μοριακές εξισώσεις

Οι καθαρές ιοντικές εξισώσεις έχουν μεγάλη σημασία, καθώς απλοποιούν την αναπαράσταση μιας χημικής αντίδρασης που διαφορετικά θα μπορούσε να γίνει αντιληπτή ως πιο σύνθετη από ό,τι είναι στην πραγματικότητα. Ωστόσο, οι χημικές εξισώσεις που περιλαμβάνουν πλήρεις ιοντικές ουσίες και με τα δύο ιόντα πριν από τη διάσπασή τους εξακολουθούν να είναι πολύ σημαντικές και απαιτούνται για να διευκολύνουν πολλούς στοιχειομετρικούς υπολογισμούς. Αυτές οι αντιδράσεις ονομάζονται μοριακές αντιδράσεις , καθώς αντιπροσωπεύουν ιοντικές ενώσεις μέσω τύπων ισοδύναμων με τους ουδέτερους μοριακούς τύπους ομοιοπολικών ενώσεων.

Μια μοριακή εξίσωση περιέχει τις στοιχειομετρικές πληροφορίες που είναι απαραίτητες για τον υπολογισμό των μαζών των αντιδρώντων που μπορούμε πραγματικά να ζυγίσουμε, καθώς και τις μάζες των προϊόντων που μπορούμε πραγματικά να λάβουμε στο τέλος της αντίδρασης, μόλις αφαιρεθεί ο διαλύτης.

Πρέπει να θυμόμαστε ότι δεν μπορούμε να διαχωρίσουμε τα ιόντα που επιβεβαιώνουν μια ιοντική ένωση σε δύο διαφορετικά μπουκάλια. Για παράδειγμα, δεν μπορούμε να έχουμε ένα μπουκάλι που περιέχει μόνο ιόντα χλωρίου και ένα άλλο που περιέχει μόνο κατιόντα νατρίου. Τα ανιόντα θα συνδέονται απαραίτητα με τα κατιόντα όταν δεν είναι σε διάλυμα και επομένως θα ζυγίζονται αναγκαστικά μαζί.

Παράδειγμα καθαρής ιοντικής εξίσωσης και τα βασικά χαρακτηριστικά της

Ένα ενδεικτικό παράδειγμα καθαρής ιοντικής εξίσωσης μπορεί να γραφεί για την αντίδραση μεταξύ υπερμαγγανικού καλίου (KMnO ₄ ) και ιωδιούχου νατρίου (NaI), το οποίο παράγει μοριακό ιώδιο (I ₂ ) και οξείδιο μαγγανίου (IV) (MnO ₂ ) σε βασικό μέσο. Η μοριακή εξίσωση αυτής της αντίδρασης δίνεται από:

Σε αυτή την περίπτωση, η μοριακή εξίσωση φαίνεται να υποδηλώνει ότι τα ιόντα καλίου εμπλέκονται κατά κάποιο τρόπο στη χημική αντίδραση της αναγωγής της οξείδωσης. Ωστόσο, αυτό δεν ισχύει. Όταν γραφτεί η καθαρή ιοντική εξίσωση αυτής της ίδιας χημικής αντίδρασης, το αποτέλεσμα είναι:

Όπως μπορείτε να δείτε, το ιόν καλίου δεν υπάρχει πουθενά. Ο λόγος είναι ότι το κάλιο είναι ένα ιόν θεατή. Οι ουσίες που πραγματικά συμμετέχουν στη χημική αντίδραση και που περιέχουν τα άτομα που αλλάζουν την κατάσταση οξείδωσης κατά την αντίδραση οξείδωσης-αναγωγής είναι στην πραγματικότητα το υπερμαγγανικό ιόν (MnO 4 – ) και το ιόν ιωδίου ₍ ^I – ⁾ .

Αυτό το παράδειγμα υπογραμμίζει ορισμένα βασικά χαρακτηριστικά των καθαρών ιοντικών εξισώσεων:

• Όλα τα εμπλεκόμενα χημικά είδη πρέπει να αντικατοπτρίζουν την κατάσταση συσσώρευσής τους, χωρίς εξαίρεση. Αυτές οι καταστάσεις μπορεί να είναι στερεές (s), υγρές (l), αέριες (g) ή σε υδατικό διάλυμα (aq).
• Όλα τα ιοντικά είδη πρέπει να διαθέτουν το αντίστοιχο ηλεκτρικό τους φορτίο.
• Τα ιόντα θεατών δεν περιλαμβάνονται στην εξίσωση.
• Περιλαμβάνει οποιοδήποτε ουδέτερο αντιδραστήριο που είναι αρχικά σε στερεή ή υγρή ή αέρια κατάσταση και δεν είναι διαλυτό στο νερό ή οποιοδήποτε που είναι διαλυτό αλλά δεν διασπάται όταν διαλύεται.
• Περιλαμβάνεται επίσης οποιοδήποτε στερεό, υγρό ή αέριο προϊόν που σχηματίζεται κατά την αντίδραση και που πληροί τις ίδιες συνθήκες όπως παραπάνω.

Βήματα για τη σύνταξη μιας καθαρής ιοντικής εξίσωσης

Οι καθαρές ιοντικές εξισώσεις μπορούν να ληφθούν με διαφορετικούς τρόπους ανάλογα με τον τύπο της χημικής αντίδρασης που εμπλέκεται. Για παράδειγμα, στην περίπτωση των αντιδράσεων αναγωγής οξείδωσης, οι καθαρές ιοντικές εξισώσεις τους μπορούν να ληφθούν από τη διαδικασία προσαρμογής της εξίσωσης με τη μέθοδο ιόντων ηλεκτρονίων.

Ένας άλλος τρόπος για να ληφθεί μια καθαρή ιοντική εξίσωση είναι από τις αντίστοιχες μοριακές εξισώσεις. Αυτή η ενότητα δείχνει πώς να λάβετε την καθαρή ιοντική εξίσωση από την προσαρμοσμένη μοριακή εξίσωση. Για την εφαρμογή των βημάτων θα πάρουμε ως παράδειγμα την αντίδραση μεταξύ νιτρικού ασβεστίου και φωσφορικού νατρίου για την παραγωγή φωσφορικού ασβεστίου και νιτρικού νατρίου.

Βήμα #1 – Γράψτε τη μοριακή εξίσωση και προσαρμόστε την

Το πρώτο βήμα είναι να γράψετε την εξίσωση και να την προσαρμόσετε ή να την εξισορροπήσετε σαν όλες οι εμπλεκόμενες ουσίες να ήταν μοριακές ενώσεις. Σε κάθε περίπτωση, πρέπει να προσδιορίζεται η κατάσταση συσσωμάτωσης κάθε ένωσης.

Σε αυτό το σημείο, πρέπει να ληφθούν υπόψη οι κανόνες διαλυτότητας για να καθοριστεί εάν κάθε ιοντική ένωση είναι ισχυρός ή ασθενής ηλεκτρολύτης. Αυτό καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό ποιες θα διαλυθούν (και συνεπώς θα διαχωριστούν) και ποιες όχι. Μερικοί κανόνες για την εκχώρηση αυτών των καταστάσεων συγκέντρωσης είναι:

• Οι μοριακές ενώσεις δεν διασπώνται σε υδατικό διάλυμα. Εάν είναι διαλυτά στο νερό, τοποθετείται ο δείκτης (ac), διαφορετικά τοποθετείται η αντίστοιχη φυσική τους κατάσταση, είτε είναι στερεή, υγρή ή αέρια.
• Όλα τα άλατα αλκαλιμετάλλων (Li, Na, K, Rb και Cs) και αμμωνίου (NH ₄ ⁺ ) είναι διαλυτά στο νερό και είναι ισχυροί ηλεκτρολύτες, επομένως φέρουν την ένδειξη (aq).
• Όλα τα νιτρικά και υπερχλωρικά άλατα είναι διαλυτά στο νερό και είναι ισχυροί ηλεκτρολύτες, επομένως φέρουν την ένδειξη (aq).
• Με εξαίρεση τον μόλυβδο (II) και το θειικό βάριο, όλα τα θειικά είναι διαλυτά, άρα τοποθετούνται (aq).
• Τα χλωρίδια, τα βρωμίδια και τα ιωδίδια εκτός από τον άργυρο, τον μόλυβδο (II) ή τον υδράργυρο (II) είναι διαλυτά.
• Τα περισσότερα από τα φωσφορικά, τα ανθρακικά, τα χρωμικά, τα πυριτικά, τα σουλφίδια και τα υδροξείδια είναι αδιάλυτα και είναι επίσης στερεά σε θερμοκρασία δωματίου, επομένως τοποθετούνται (α).

Για την αντίδραση μεταξύ νιτρικού ασβεστίου και φωσφορικού νατρίου, η μη προσαρμοσμένη μοριακή αντίδραση είναι:

Όπως φαίνεται σε αυτή την περίπτωση, το νιτρικό ασβέστιο είναι διαλυτό (γιατί είναι νιτρικό), γι’ αυτό και το τοποθετούμε (ac). Το φωσφορικό νάτριο επίσης, καθώς είναι άλας του νατρίου, που είναι αλκαλικό μέταλλο. Από την πλευρά των προϊόντων, το φωσφορικό ασβέστιο είναι αδιάλυτο στο νερό και είναι στερεό σε θερμοκρασία δωματίου, γι’ αυτό βάζουμε (s) πάνω του. Τέλος, το νιτρικό νάτριο είναι επίσης ισχυρός ηλεκτρολύτης, άρα θα διαλυθεί και θα διαχωριστεί.

Τώρα προσαρμόζουμε την εξίσωση για να λάβουμε την ισορροπημένη μοριακή εξίσωση:

Βήμα # 2 – Κλείστε τους σε αγκύλες, διαχωρίστε όλους τους ισχυρούς ηλεκτρολύτες

Αυτό το στάδιο επιδιώκει να αναπαραστήσει κάθε ηλεκτρολύτη σε διάλυμα με τον πραγματικό τρόπο όπως βρίσκεται σε αυτόν: πλήρως διαχωρισμένος από την επίδραση διαλυτοποίησης του διαλύτη. Ο λόγος που τοποθετείται σε αγκύλες είναι για να διασφαλιστεί ότι ο αριθμός των ιόντων πολλαπλασιάζεται με όποιον στοιχειομετρικό συντελεστή μπορεί να έχει ολόκληρο το αλάτι.

Αυτή η χημική εξίσωση ονομάζεται ολική ή πλήρης ιοντική εξίσωση.

Βήμα #3 – Πολλαπλασιάστε όλους τους στοιχειομετρικούς συντελεστές για να αφαιρέσετε τις αγκύλες

Αυτό είναι το βήμα πριν από τη λήψη της καθαρής ιοντικής εξίσωσης.

Βήμα #4 – Αφαιρέστε όλα τα ιόντα θεατών από την εξίσωση

Μόλις ολοκληρωθεί αυτό το βήμα, θα έχουμε την καθαρή ιοντική εξίσωση. Στην περίπτωση του παραδείγματός μας, αυτό περιλαμβάνει την αφαίρεση των ιόντων νατρίου και νιτρικών και στις δύο πλευρές της εξίσωσης, αναγνωρίζοντάς τα ως ιόντα θεατή σε αυτή τη χημική αντίδραση. Τέλος, η καθαρή ιοντική εξίσωση που αναζητούμε είναι:

βιβλιογραφικές αναφορές

Chang, R. (2021). Χημεία (11η ^έκδ .). ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ MCGRAW HILL.

Μοριακές, Πλήρεις Ιονικές και Καθαρές Ιονικές Εξισώσεις (άρθρο) . (ν). Ακαδημία Khan. https://en.khanacademy.org/science/ap-chemistry-beta/x2eef969c74e0d802:chemical-reactions/x2eef969c74e0d802:net-ionic-equations/a/complete-ionic-and-net-ionic-equations

Juncker, M., PhD. (2021, 1 Ιουνίου). Πώς να γράψετε μια καθαρή ιοντική εξίσωση . wikihow. https://www.wikihow.com/Write-a-Net-Ionic-Equation

Θέμα 7: Ισορροπία σε υδατική φάση. Αντιδράσεις καθίζησης . (ν). Πανεπιστήμιο της Γρανάδας. http://www.ugr.es/~mota/QG_F-TEMA_7-2017-Equilibrios_de_solubilidad.pdf

Youngker, A. (2018, 1 Φεβρουαρίου). Πώς να γράψετε την καθαρή ιοντική εξίσωση για το CH3COOH όταν αντιδρά με το NaOH . Geniusland. https://www.geniolandia.com/13114959/how-to-write-the-ionic-equation-net-for-the-ch3cooh-when-it-reacts-with-the-naoh