分子方程式とは何ですか?

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分子方程式は、イオン化合物が関与する反応を表すために使用される化学方程式の一種ですが、イオン化合物は、反対に帯電したイオンではなく中性分子として式で表されます。

分子方程式のバランスをとるとき、問題の反応に直接関与しない場合でも、反応媒体に存在するすべての化学種を考慮に入れます。ある意味で、分子方程式は正味のイオン方程式とは正反対の極限を表しており、そこでは反応に関与するイオンのみが表され、スペクテーター イオンは表されません。

分子方程式の重要性

分子方程式は、反応物とイオン生成物が溶液中にない場合、つまり中性イオン塩の形で得られる方法で表すことによって特徴付けられます。この意味で、これらの方程式は、反応物と生成物の量に関連する化学量論的計算を実行するのに特に適しており、試薬と反応収率を制限します。これらは、例えば、正味のイオン方程式しか持たない場合、より複雑になる可能性があります。

分子方程式の定義
固体の過マンガン酸カリウム、分子の酸化還元反応式で一般的な化合物

分子方程式を持つことのもう 1 つの利点は、関心のある反応に積極的に介入しているイオンに加えて、反応媒体に存在するイオンを常に知ることができることです。これは、特に酸化還元反応や沈殿反応などの副反応の可能性を考慮する場合に特に役立ちます。

分子反応の限界

化学量論的計算には非常に便利ですが、分子方程式は、溶液中でイオン反応が起こる実際の方法を明確に示していません。これは、イオン溶解反応におけるほとんどのイオン化合物がそれらの構成イオンに解離するためです。そうでない場合でも、実際に反応に関与するのは遊離イオンであり、スペクテーター イオン、解離していない種、または存在する可能性のある他の化合物ではありません。

イオン化合物の化学反応の表し方

分子方程式は、溶液中のイオン化合物を含む化学方程式を表す 3 つの可能な方法のうちの 1 つにすぎません。他の 2 つの形式は、前述の正味イオン方程式と全イオン方程式です。

分子方程式と正味のイオン方程式

正味のイオン方程式は、分子方程式の反対です。これでは、対象の反応に直接介入しないすべての中性またはイオン化学種が方程式から除外されます。これらの反応は、イオンが関与する反応がどのように発生するかをより明確に示しています。

分子方程式と全イオン方程式

全イオン方程式は、正味のイオン方程式と分子方程式の中間にあります。これは、イオン種が構成イオンに解離していることを示していますが、実際には溶液中にあるため、自由ではなく一緒に表されています。

分子方程式のフィッティング

分子方程式は、さまざまな方法で調整またはバランスをとることができます。まず、すべての種を中性分子であるかのように表現することで、電荷保存を考慮する必要がなく、物質保存のみを考慮する必要なく、試行錯誤によって分子方程式のバランスを取ることができます。

ただし、酸化還元反応の場合の試行錯誤の調整は困難で曖昧な場合が多いため、代数的方法 (連立方程式を使用) などの他の調整モードに頼ることが望ましいです。ただし、分子方程式を適合させる最も一般的な方法は、全イオン方程式または正味イオン方程式からのものです。

後者の場合、プロセスには、反応に関与する各イオンに適切な対イオンを追加して、全イオン方程式を得ることが含まれます。次に、イオンが結合して中性の「分子」化合物を形成します。

分子方程式の例

ここでは、さまざまなタイプのイオン化学反応の分子方程式の例と、その違いを説明するためのそれぞれの正味のイオン方程式を示します。

例 1: 硫酸と水酸化ナトリウムの酸塩基反応

H 2 SO 4と NaOHの間の反応の調整された分子反応は次のとおりです。

分子方程式の例

硫酸と水酸化ナトリウム、および結果として得られる硫酸ナトリウムの両方が水中で解離する強力な電解質であるという事実にもかかわらず、すべての種が関連付けられていることが示されていることに注意してください。

この分子方程式とは対照的に、この同じ反応の正味のイオン方程式は次の式で与えられます。

分子方程式の例

見てわかるように、最初の式は起こっている反応が塩の形成であることを示唆しているように見えるという事実にもかかわらず、実際に起こっているのは、水溶液で持つことができる最も酸性の種の間の中和反応です。 、硫酸と水の間の反応からのヒドロニウムイオン(H 3 O + )、および水酸化ナトリウムの解離からの水酸化物イオン(OH – )。

この同じ化学式を表す別の方法は次のとおりです。

分子方程式の例

例 2: 塩基性媒体中の過マンガン酸カリウムとヨウ化カリウムの酸化還元反応

試行錯誤では調整が難しい酸化還元化学反応の代表例です。この場合の調整された分子方程式は次のとおりです。

分子方程式の例

代わりに、この同じ反応の正味のイオン方程式は次のように与えられます。

分子方程式の例

この場合、二酸化マンガンは水に溶けないため、製品中で固体として形成されることに注意する必要があります。

実施例3:硝酸銀と塩化ナトリウムの沈殿反応

沈殿反応は、分子方程式の形と正味のイオン方程式の形の両方で、理解し、適合させるのが最も簡単なものです。硝酸銀と塩化ナトリウムの反応の場合、これらの化合物は反応して、不溶性であるため沈殿する塩化銀と、溶液中に残る硝酸ナトリウムを形成します。分子方程式は次のとおりです。

分子方程式の例

一方、正味のイオン方程式は、銀イオンと塩化物イオンのみが実際に反応しているという事実を強調していますが、ナトリウムイオンと硝酸イオンは傍観者にすぎません。

分子方程式の例

参考文献

チャン、R. (2021)。化学(第11版。MCGRAW ヒル教育。

分子方程式 (化学) . (2017 年 6 月 12 日)。専門用語集。https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica/ecuacion-molecular

分子式、完全イオン式、および正味イオン式。カーンアカデミー。https://en.khanacademy.org/science/ap-chemistry-beta/x2eef969c74e0d802:chemical-reactions/x2eef969c74e0d802:net-ionic-equations/a/complete-ionic-and-net-ionic-equations

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Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

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