§ 27. Хімічныя ўласцівасці кіслот, асноў, солей у святле тэорыі электралітычнай дысацыяцыі
Умовы неабарачальнага працякання рэакцый іоннага абмену ў растворах электралітаў
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 і іонаў вадароду H+ утвараецца слабая кіслата H2CO3:
,
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 i
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:
,
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.
