§ 27. Хімічныя ўласцівасці кіслот, асноў, солей у святле тэорыі электралітычнай дысацыяцыі

Умовы неабарачальнага працякання рэакцый іоннага абмену ў растворах электралітаў

Утварэнне белага асадку CaF₂ пры ўзаемадзеянні іонаў Ca²⁺ і F^–

Пры змешванні раствораў розных солей кальцыю з растворамі фтарыдаў розных металаў атрымліваецца адзін і той ж асадак — фтарыд кальцыю CaF₂↓. Гэта адбываецца таму, што ва ўсіх выпадках іоны кальцыю Ca²⁺, што знаходзяцца ў растворах, рэагуюць з іонамі фтору F^– з утварэннем цяжкарастваральнага рэчыва:

Ca²⁺ + 2F^– = CaF₂↓.

У сувязі з гэтым падумайце, чаму мінеральныя воды, багатыя на растваральныя солі кальцыю, амаль не ўтрымліваюць аніёнаў фтору.

Пры дзеянні салянай, сернай, азотнай кіслот на карбанаты кальцыю, натрыю і іншых металаў вылучаецца вуглякіслы газ:

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl₂ + CO₂↑ + H₂O.

Пры ўзаемадзеянні карбанат-іонаў $CO subscript 3 superscript 2 minus end superscript$ і іонаў вадароду H⁺ утвараецца слабая кіслата H₂CO₃:

$2 straight H to the power of plus plus space СO subscript 3 superscript 2 minus end superscript equals space straight H subscript 2 СO subscript 3$ ,

якая раскладаецца на вуглякіслы газ і ваду. Рэакцыя працякае з інтэнсіўным вылучэннем CO₂, нягледзячы на вельмі нізкую растваральнасць CaCO₃. Ніякага ўзаемадзеяння не адбываецца, калі не вылучаецца газ, не выпадае асадак, не ўтвараецца маладысацыіраванае рэчыва. Напрыклад, калі змяшаць растворы сульфату натрыю Na₂SO₄ і нітрату калію KNO₃, то ў атрыманым растворы будуць знаходзіцца катыёны Na⁺, K⁺, аніёны $SO subscript 4 superscript 2 minus end superscript$ i $NO subscript 3 superscript minus.$

Прыведзеныя прыклады дазваляюць зрабіць вывад, што рэакцыі іоннага абмену працякаюць неабарачальна ў выпадку ўтварэння газападобных рэчываў, асадкаў цяжкарастваральных рэчываў або маладысацыіраваных злучэнняў — слабых электралітаў.

У адпаведнасці з прынцыпам Ле Шатэлье вылучэнне газу, утварэнне асадку выклікае выдаленне прадукту рэакцыі з рэакцыйнай сумесі раствору, што і забяспечвае поўнае працяканне рэакцыі.

Рэакцыі ў растворах апісваюць ураўненнямі ў трох формах: малекулярнай, поўнай іоннай і скарочанай іоннай. Ва ўсіх ураўненнях слабыя электраліты, газы і маларастваральныя рэчывы адлюстроўваюць малекулярнымі формуламі, напрыклад H₂O, H₂, Fe(OH)₂, незалежна ад іх будовы (малекулярнай або немалекулярнай).

Сутнасць працэсаў, якія працякаюць, найбольш выразна выяўляецца пры запісе ўраўненняў рэакцый электралітаў у іоннай форме. Для гэтага спачатку складаем ураўненне рэакцыі ў малекулярнай форме:

H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O,

а потым — ураўненне ў поўнай іоннай форме, паказваючы моцныя электраліты ў выглядзе іонаў, якія ўтвараюць газападобныя і маладысацыіраваныя злучэнні, у дадзеным выпадку ваду, у выглядзе малекул:

$2 straight H to the power of plus plus SO subscript 4 superscript 2 minus end superscript plus 2 Na to the power of plus plus 2 OH to the power of – equals SO subscript 4 superscript 2 minus end superscript plus 2 Na to the power of plus plus 2 straight H subscript 2 straight O$ ,

а нерастваральныя злучэнні немалекулярнай будовы ў выглядзе формульных адзінак.

Для складання ўраўнення ў скарочанай іоннай форме выключаем з абедзвюх частак ураўнення іоны, якія не ўдзельнічаюць у рэакцыі:

2H⁺ + 2OH^– = 2H₂O або H⁺ + OH^– = H₂O.

Ураўненне рэакцыі ў скарочанай іоннай форме цалкам паказвае хімічную сутнасць таго ўзаемадзеяння, якое адбываецца.

Відавочна, што якую б шчолач і моцную кіслату мы ні ўзялі, узаемадзеянне паміж імі з утварэннем растваральнай солі будзе паказана такім жа ўраўненнем: H⁺ + OH^– = H₂O. Ва ўсіх гэтых выпадках будзе працякаць адна і тая ж хімічная рэакцыя — рэакцыя нейтралізацыі з вылучэннем каля 57 кДж энергіі на адзін моль утворанай вады.

Ураўненні ў скарочанай іоннай форме не толькі адносяцца да адной канкрэтнай рэакцыі паміж пэўнымі рэчывамі, але і ахопліваюць групу аналагічных рэакцый. У гэтым іх асноўная каштоўнасць і абагульняючае значэнне.

Разгледзім хімічныя ўласцівасці кіслот, асноў і солей з пазіцыі тэорыі электралітычнай дысацыяцыі.