Реакции ионного обмена и условия их протекания

В теме 5.4 мы выяснили, что в растворах электролиты существуют в виде ионов. Значит, когда мы сливаем растворы двух солей, кислоты и щёлочи, соли и кислоты, реагируют между собой не молекулы, а ионы. Такой взгляд делает реакции обмена понятными и позволяет заранее сказать, пойдёт реакция или нет.

Реакция ионного обмена

Реакция ионного обмена — это реакция между ионами в растворах электролитов, при которой ионы меняются партнёрами. Степени окисления в ней не меняются. Сольём растворы хлорида бария и сульфата натрия. В первом растворе есть ионы \(\ce{Ba^{2+}}\) и \(\ce{Cl-}\), во втором — \(\ce{Na+}\) и \(\ce{SO4^{2-}}\). Ионы бария и сульфат-ионы встречаются и связываются в нерастворимый сульфат бария, который выпадает в осадок. Ионы натрия и хлорид-ионы как были в растворе, так там и остались: в реакции они не участвуют.

Условия необратимости реакций обмена

Реакция обмена идёт до конца, если какие-то ионы уходят из раствора, связываясь друг с другом. Условия необратимости реакций обмена (правило Бертолле, тема 5.1) таковы: образуется осадок, выделяется газ или образуется слабый электролит, чаще всего вода.

• Осадок: \(\ce{BaCl2 + Na2SO4 -> BaSO4 v + 2NaCl}\), \(\ce{CuSO4 + 2NaOH -> Cu(OH)2 v + Na2SO4}\).
• Газ: \(\ce{Na2CO3 + 2HCl -> 2NaCl + H2O + CO2 ^}\), \(\ce{NH4Cl + NaOH ->[t^\circ] NaCl + NH3 ^ + H2O}\).
• Вода или другой слабый электролит: \(\ce{NaOH + HCl -> NaCl + H2O}\), \(\ce{CH3COONa + HCl -> CH3COOH + NaCl}\).

Реакция обмена не идёт

Если ни одно из условий не выполняется, реакция обмена не идёт. Сольём растворы хлорида калия и нитрата натрия: все четыре иона — \(\ce{K+}\), \(\ce{Cl-}\), \(\ce{Na+}\), \(\ce{NO3-}\) — останутся в растворе, ведь и \(\ce{KNO3}\), и \(\ce{NaCl}\) растворимы. Получится просто смесь ионов, и если выпарить воду, в чашке останется смесь четырёх солей. Не идут в растворе и реакции нерастворимых веществ с солями и щелочами: мел не реагирует с раствором щёлочи.