Реакции осаждения. Реакции нейтрализации
При смешивании раствора соли серебра, например нитрата серебра, с раствором хлорида калия в образовавшемся растворе получится нерастворимое твердое вещество белого цвета. Реакции, протекающие с образованием в растворе нерастворимого твердого вещества, называются реакциями осаждения. Запишем молекулярное, ионное и ионно-молекулярное уравнения для рассматриваемой реакции двойного замещения.
Ка(р-р) + AgM^^) — AgCl^) + КЖ)з(р-р)
К+ + Cl- + Ag+ + N03- — AgCl(т) + К+ + N03-
Cl- + Ag+ — AgCl(т)
Характерный белый творожистый осадок, образовавшийся в ходе реакции, — это хлорид серебра. Ионы-наблюдатели, катион калия и нитратный анион можно исключить из обеих частей уравнения, так как они в ходе реакции не претерпели изменений. (Если вы полностью запутались со всеми этими знаками «плюс» и «минус», встречающимися в уравнении, либо забыли, что такое катион или анион, обратитесь к главе 6, «Противоположности притягиваются: ионные связи», за исчерпывающей информацией на эту тему.)
Чтобы научиться грамотно записывать эти уравнения, вам нужно знать, какие соединения растворимы в воде и какие практически нерастворимы. Впрочем, не стоит беспокоиться. Имейте в виду следующее: если соединение растворимое, то оно будет находиться в растворе в ионном виде, если же нерастворимое — будет осаждаться (образовывать твердое вещество). В табл. 8.2 приведены сведения о растворимости некоторых ионных соединений.
Таблица 8.2. Растворимость некоторых ионных соединений Растворимые в воде Нерастворимые в воде
Все хлориды, бромиды, иодиды За исключением тех из них, катионами которых являются Ag+,
Pb2+, Hg22+
Все соединения NH4+ Оксиды
Все соединения щелочных металлов Сульфиды
Все ацетаты Большинство фосфатов
Все нитраты Большинство гидроксидов
Все хлораты
Все сульфаты За исключением PbSO4, BaSO4 и SrSO4
Теперь, вооружившись всеми необходимыми знаниями, вы можете записывать любые молекулярные, ионные и ионно-молекулярные реакции. Например, вы сможете сделать предположение о том, будет ли происходить реакция двойного замещения и какие продукты реакции в результате будут получены. Также вы сможете проверить растворимость возможных продуктов (см. табл. 8.2). Если полученное соединение нерастворимое, значит, оно будет осаждаться, а если растворимое — будет находиться в растворе в виде ионов.
Реакции нейтрализации
К реакциям двойного замещения также относятся реакции взаимодействия кислот и оснований, которые называются реакциями нейтрализации. В результате таких реакций образуются молекулы воды. Рассмотрим, например, что получится при смешивании двух растворов: серной кислоты (кислоты для автомобильных аккумуляторов, H2S04) и гидроксида натрия (щелока, Na0H). Приведем молекулярное, ионное и ионно-молекулярное уравнения для этой реакции.
Н2804(р-р) + 2№0Н(р-р) — №2804(р-р) + 2Н20(ж) 2Н+ + S042- + 2Na+ + 20Н- — 2Na+ + S042- + 2Н20(ж)
2Н+ + 20Н- — 2Н20(ж) или Н+ + 0Н- — Н20(ж)
Чтобы из ионного уравнения получить ионно-молекулярное, следует исключить из него ионы-наблюдатели (они находятся в обеих частях уравнения и в ходе реакции не претерпевают изменений). Затем коэффициенты, находящиеся перед реагентами и продуктами реакции, нужно сократить на наибольший общий делитель.
Более подробно реакции между кислотами и основаниями рассматриваются в главе 12, «Кислое и горькое: кислоты и основания».
Реакции окисления
Реакциями окисления называют реакции взаимодействия различных веществ с газообразным кислородом, содержащимся в воздухе. Характерной особенностью многих реакций соединения с кислородом является выделение теплоты и света. Этот процесс обычно называется горением.
Приведем уравнение, которое показывает горение пропана.
Cj^^) + 502(г) — 3ГО2(г) + 4Н20(ж)
Пропан относится к классу соединений, называемых углеводородами. Это соединения, которые состоят только из углерода и водорода. Итак, продуктом указанной реакции является выделение теплоты. Всем известно, что пропан в газовом гриле сжигается вовсе не для того, чтобы добавить в атмосферу диоксид углерода, в данном случае нас интересует именно теплота, необходимая для приготовления ребрышек.
Кроме того, реакции окисления относятся к окислительно-восстановительным реакциям.
Окислительно-восстановительные реакции
Окислительно-восстановительными называются реакции, в которых происходит обмен электронами.
2Na(т) + Cl2(r) — 2NaCl(т)
ОД + 02(г) — ГО2(г)
Zn(т) + CuS04Cр-р) — ZnS04Cр-р) + Cu(т)
И хотя это примеры разных реакций (соединения, окисления и одинарного замещения), все эти реакции являются окислительно-восстановительными, т. е. протекают с передачей
электронов от одного химического компонента к другому. Окислительно-восстановительные реакции происходят при окислении, коррозии, фотосинтезе, дыхании, работе аккумуляторов и т.д. Более подробно окислительно-восстановительные реакции рассматриваются в главе 9, «Электрохимия: батарейки к чайникам».