Химия - 8-9 класс

Но практически мы обнаружим, что из раствора в виде осадка выделилось какое-то твердое вещество. Откуда же оно появилось? Очевидно, оно образовалось из присутствовавших в растворе ионов.

Соединяться, образуя ионные кристаллы, могут только разноименно заряженные ионы. Следовательно, выпавшим в осадок веществом может быть BaCl₂, BaSO₄, NaCl или Na₂SO₄. Но хлорид бария и сульфат натрия содержались в исходных растворах, а при смешивании этих растворов концентрация каждого из них уменьшилась, и потому никак не могла превысить растворимость. Следовательно, BaCl₂ и Na₂SO₄ выпасть в осадок не могли. Остаются сульфат бария и хлорид натрия. Чтобы выяснить, какое из этих веществ выпало в осадок (а может быть, оба?), найдем эти вещества в таблице растворимости (приложение 11). NaCl растворим в воде, а BaSO₄ в ней нерастворим, то есть в случае сульфата бария энергетически более выгодно существование кристаллов этого вещества, чем соответствующих гидратированных ионов. Следовательно, в осадок выпал сульфат бария. Уравнение этой реакции

Ba²_aq + SO₄²_aq = BaSO₄ .

Символ означает, что вещество выделилось из раствора в виде осадка.

Что же осталось в растворе?

Если мы взяли порции хлорида бария и сульфата натрия, равные по количеству вещества, то в растворе остались только гидратированные ионы натрия и гидратированные хлорид-ионы. Если же какое-то из исходных веществ было взято в избытке, то избыток перешедших из него в раствор ионов тоже, естественно, останется в растворе. Так, если в избытке был взят сульфат натрия, то в растворе, кроме ионов натрия и хлорид-ионов, будут еще и сульфат-ионы (естественно, гидратированные).

Допустим, что были взяты порции, равные по количеству вещества. Тогда в получившемся растворе, как мы уже выяснили, будут присутствовать только гидратированные ионы натрия и хлорид-ионы. Если отделить раствор от осадка (например, фильтрованием) и выпарить воду, то образуется кристаллический хлорид натрия

Na_aq + Cl NaCl_кр

Таким образом, проводя последовательно несколько химических процессов, мы из исходных веществ (Na₂SO₄ и BaCl₂) получили новые вещества (BaSO₄ и NaCl). Все это можно выразить одним (суммарным) химическим уравнением:

Na₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ + 2NaCl.

Очень похоже на это уравнение и " молекулярное " уравнение той реакции, которая непосредственно протекает в водном растворе. Так для нашей реакции (реакции образования осадка сульфата бария из ионов бария и сульфат-ионов)

Ba²_aq + SO₄²_aq = BaSO₄

" молекулярное " уравнение реакции выглядит так:

BaCl_2p + Na₂SO_4p = BaSO₄ + 2NaCl_p.

Оно означает, что при взаимодействии раствора хлорида бария с раствором сульфата натрия образуется осадок сульфата бария и раствор хлорида натрия. Индекс " р " в таких уравнениях показывает, что данное вещество находится в растворе. Иногда этот индекс " для краткости " не пишут, и тогда " молекулярное " уравнение перестает отличаться от суммарного уравнения нескольких химических процессов. Этого следует избегать.

Формально описанная реакция образования сульфата бария является реакцией обмена (судя по " молекулярному" уравнению), но по существу это скорее реакция соединения. Ведь во время этой реакции ионы бария и сульфат-ионы, теряя гидратные оболочки, соединяются в кристаллы сульфата бария (смотри ионное уравнение).

С помощью таких реакций можно получить самые разнообразные нерастворимые или малорастворимые вещества, и не только соли, но и, например, гидроксиды:(На самом деле, реакция образования малорастворимых гидроксидов - более сложные процессы. Они относятся к кислотно-основным реакциям (см.§8). Здесь дается их сильно упрощенное описание)

Ag_aq + Cl _aq = AgCl

AgNO_3p + NaCl_p = AgCl + NaNO_3p;

или Zn²_aq + 2OH _aq = Zn(OH)₂

ZnSO_4p + 2NaOH_p = Zn(OH)₂ + Na₂SO₄.

На первых порах составлять уравнения реакций нам поможет логический шаблон, который представлен в виде таблицы (табл. 32).

Таблица 32. Логический шаблон для составления уравнений реакций, протекающих в растворах

Исходные вещества	Формула вещества 1	Формула вещества 2
Взаимодействие их с водой	Уравнение растворения вещества 1 в воде	Уравнение растворения вещества 2 в воде
Перечень частиц в растворе (и не реагирующих с водой веществ) до начала реакции	Здесь перечисляем формулы ионов и молекул, оказавшихся в одном растворе после сливания исходных растворов (до начала реакции), а также формулы исходных веществ, нерастворимых в воде и с ней не реагирующих. Подчеркиваем формулы частиц и веществ, которые будут между собой реагировать, и указываем причину реакции.
Ионное уравнение	Ионное уравнение реакции
Перечень частиц в растворе после завершения реакции	Здесь перечисляем формулы ионов и молекул, оставшихся в растворе после завершения реакции и оказавшихся в растворе в результате реакции.
Проверка	Проверяем, не вступают ли в реакцию эти частицы.
" Молекулярное" уравнение	" Молекулярное" уравнение реакции

Пусть нам надо составить уравнение реакции, протекающей при сливании растворов хлорида кальция и карбоната натрия.Исходными веществами I и II здесь являются CaCl₂ и Na₂CO₃.

Взаимодействие их с водой (химическое растворение) может быть описано следующими уравнениями:

.

Таким образом до начала реакции в растворе оказываются следующие частицы:

Ca²_aq, Cl_aq, Na_aq, CO₃²_aq, H₂O.

Используя таблицу растворимости, находим, что из ионов Ca² _aq и CO₃²_aq может образоваться осадок нерастворимого в воде вещества CaCO₃. Отметив это в таблице, составляем ионное уравнение: