Ионные уравнения

Чтобы показать, какие ионы на самом деле участвуют в реакции, её записывают в ионном виде. Ионные уравнения короче и точнее молекулярных: одно сокращённое ионное уравнение описывает сразу десятки реакций.

Молекулярное уравнение

Сначала реакцию записывают обычным, молекулярным уравнением, в котором все вещества представлены формулами, и расставляют коэффициенты:

\[ \ce{BaCl2 + Na2SO4 -> BaSO4 v + 2NaCl} \]

Что записывают в виде ионов, а что — молекулами

Затем решают, какие вещества разложить на ионы. Правило простое: в виде ионов записывают только то, что в растворе действительно существует в виде ионов. Что записывают в виде ионов: сильные кислоты, щёлочи и растворимые соли, то есть растворимые сильные электролиты. Что записывают в молекулярном виде: осадки (нерастворимые вещества), газы, воду и другие слабые электролиты (слабые кислоты, гидроксид аммония), а также оксиды и простые вещества.

Полное ионное уравнение

В полном ионном уравнении все сильные растворимые электролиты записаны в виде ионов с учётом коэффициентов и индексов:

\[ \ce{Ba^{2+} + 2Cl- + 2Na+ + SO4^{2-} -> BaSO4 v + 2Na+ + 2Cl-} \]

Сокращённое ионное уравнение

Ионы \(\ce{Na+}\) и \(\ce{Cl-}\) стоят в обеих частях уравнения без изменений: в реакции они не участвуют. Их сокращают, как одинаковые слагаемые в математике, и получают сокращённое ионное уравнение, которое показывает суть реакции:

\[ \ce{Ba^{2+} + SO4^{2-} -> BaSO4 v} \]

Это уравнение описывает реакцию любой растворимой соли бария с любым растворимым сульфатом или с серной кислотой. Ещё примеры:

\[ \ce{CO3^{2-} + 2H+ -> H2O + CO2 ^}, \qquad \ce{Cu^{2+} + 2OH- -> Cu(OH)2 v}, \qquad \ce{Ag+ + Cl- -> AgCl v}, \qquad \ce{NH4+ + OH- -> NH3 ^ + H2O} \]

Баланс зарядов

В ионном уравнении должны совпадать не только числа атомов каждого элемента, но и суммарные заряды частиц слева и справа. Эту проверку называют баланс зарядов. В уравнении \(\ce{CO3^{2-} + 2H+ -> H2O + CO2}\) слева \(-2 + 2 = 0\), справа 0 — заряды сходятся. Если суммы зарядов разные, в уравнении ошибка: например, пропущен коэффициент.

Уравнение нейтрализации в ионном виде

Запишем в ионном виде реакцию любой сильной кислоты со щёлочью, например \(\ce{HNO3 + KOH -> KNO3 + H2O}\). После сокращения ионов калия и нитрат-ионов остаётся уравнение нейтрализации в ионном виде, одно и то же для всех таких реакций:

\[ \ce{H+ + OH- -> H2O} \]

Если же основание нерастворимо, его записывают молекулой, и сокращённое уравнение выглядит иначе: \(\ce{Cu(OH)2 + 2H+ -> Cu^{2+} + 2H2O}\).

Подбор веществ по сокращённому уравнению

В задании 14 часто нужно решить обратную задачу — подбор веществ по сокращённому уравнению. Каждый ион сокращённого уравнения должен прийти из растворимого сильного электролита, а второй ион этого вещества не должен участвовать в реакции. Например, уравнению \(\ce{Cu^{2+} + 2OH- -> Cu(OH)2 v}\) соответствует реакция хлорида меди(II) с гидроксидом натрия. А реакция сульфата меди(II) с гидроксидом бария ему не соответствует: там одновременно выпадает второй осадок, сульфат бария.