W jaki sposób zapisujemy równania reakcji chemicznych, w których powstają osady?
Reakcje chemiczne, w wyniku których powstają osady, są to najczęściej reakcje strąceniowereakcje strąceniowe. W wyniku takiej reakcji chemicznej, przynajmniej jeden z produktów jest w formie stałej i jest nierozpuszczalny w środowisku reakcji.
Reakcja wymiany podwójnej pomiędzy solami
Przykładem reakcji strąceniowej jest jedna z metod otrzymywania soli.
Warunkiem przebiegu takiej reakcji chemicznej jest wytrącenie jednej z soli ( lub ) w postaci osadu. Wytrącenie dwóch soli w postaci osadów doprowadzi do otrzymania mieszaniny ciał stałych, trudnej do rozdzielenia. W związku z tym, w preparatyce chemicznej zazwyczaj unika się tego typu procesów, chyba że ich celem jest po prostu usunięcie wybranych jonów z roztworu. Pamiętaj również, że przeprowadzając reakcję wymiany podwójnej: , należy, jako substraty, stosować sole rozpuszczalne w warunkach procesu.
Aby graficznie oznaczyć w równaniu reakcji chemicznej, która z soli wytrąca się w formie osadu, stosuje się strzałkę pionową z grotem w dół ().
Używając odpowiedniej strzałki, możemy powyższe równanie reakcji zapisać jako:
– w takim wypadku będzie wytrącać się z roztworu jako osad;
– w takim wypadku będzie wytrącać się z roztworu jako osad.
Rozpatrzmy to na przykładzie.
Przykład 1
- Uczniowie mieli za zadanie zapisać równanie reakcji chemicznej, w czasie której otrzymuje się jodek ołowiu(dwa). Wybrali dwie dobrze rozpuszczalne sole, zawierające niezbędne jony – azotan(pięć) ołowiu(dwa) oraz jodek potasu. Następnie zapisali odpowiednie równanie reakcji chemicznej z uwzględnieniem odpowiedniej strzałki:
P b nawias, N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, plus, dwa K I, strzałka w prawo, P b I indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, ↓, plus, dwa K N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego W powyższym zapisie strzałka (↓) pokazuje, że mamy do czynienia ze związkiem w postaci osadu. Jodek ołowiu(dwa) jest solą trudno rozpuszczalną w wodzie, dlatego można ją otrzymać w ten sposób. - Zapiszmy powyższe równanie reakcji w formie jonowej:
P b indeks górny, dwa, plus, koniec indeksu górnego, plus, dwa N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, indeks górny, minus, koniec indeksu górnego, plus, dwa K indeks górny, plus, koniec indeksu górnego, plus, dwa I indeks górny, minus, koniec indeksu górnego, strzałka w prawo, P b I indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, ↓, plus, dwa K indeks górny, plus, koniec indeksu górnego, plus, dwa N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, indeks górny, minus, koniec indeksu górnego Ze względu na niską rozpuszczalność jodku ołowiu(dwa), nie zapisuje się go w formie jonowej. - Łatwo zauważyć, że w powyższym równaniu reakcji chemicznej po jednej i po drugiej stronie powtarzają się pewne jony, dlatego możemy je uprościć:
P b indeks górny, dwa, plus, koniec indeksu górnego, plus, przekreślone dwa N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, indeks górny, minus, koniec indeksu górnego, plus, przekreślone dwa K indeks górny, plus, koniec indeksu górnego, plus, dwa I indeks górny, minus, koniec indeksu górnego, strzałka w prawo, P b I indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, ↓, plus, przekreślone dwa K indeks górny, plus, koniec indeksu górnego, plus, przekreślone dwa N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, indeks górny, minus, koniec indeksu górnego - Po przepisaniu tego równania reakcji chemicznej, otrzymujemy skrócone równanie jonowe:
P b indeks górny, dwa, plus, koniec indeksu górnego, plus, dwa I indeks górny, minus, koniec indeksu górnego, strzałka w prawo, P b I indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, ↓ Z powyższego równania reakcji chemicznej wynika, że w roztworze reakcja chemiczna zachodzi pomiędzy kationami ołowiu(dwa) a anionami jodkowymi.
Reakcja pomiędzy solą a kwasem
Innym typem reakcji strąceniowej może być reakcja pomiędzy kwasem i solą, schematycznie zapisana jako:
W powyższym przykładzie wytrąca się w postaci osadu, w związku z tym została oznaczona odpowiednią strzałką.
W reakcji tej również kwas może wytrącić się w formie osadu. W ten sposób wytrąca się np. .
Reakcja tego typu może zachodzić również bez wytrącenia osadu, ale tylko w sytuacji, kiedy dodawany kwas jest mocniejszy od tego, którego reszta kwasowa buduje sól, albo kiedy kwas, będący produktem, jest lotny lub rozpada się na związki lotne: , , .
Reakcję pomiędzy solą a kwasem rozpatrzmy na przykładzie.
Przykład 2
- Uczniowie przeprowadzili eksperyment. Do wodnego roztworu azotanu(pięć) srebra(jeden) wkraplali powoli rozcieńczony kwas solny. Zaobserwowali wytrącanie się białego osadu. Zapisali odpowiednie równanie reakcji chemicznej oraz sprawdzili w tablicy rozpuszczalności wodorotlenków i soli w wodzie rozpuszczalność otrzymanego produktu.
A g N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, plus, H C l indeks dolny, nawias, aq, zamknięcie nawiasu, koniec indeksu dolnego, strzałka w prawo, A g C l ↓, plus, H N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego Otrzymany w wyniku tej reakcji chemicznej chlorek srebra(jeden) jest solą trudno rozpuszczalną w wodzie, dlatego zapisujemy go z odpowiednią strzałką. - Zapiszmy to równanie w formie jonowej:
A g indeks górny, plus, koniec indeksu górnego, plus, N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, indeks górny, minus, koniec indeksu górnego, plus, H indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, O indeks górny, plus, koniec indeksu górnego, plus, C l indeks górny, minus, koniec indeksu górnego, strzałka w prawo, A g C l ↓, plus, H indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, O indeks górny, plus, koniec indeksu górnego, plus, N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, indeks górny, minus, koniec indeksu górnego Ze względu na niską rozpuszczalność chlorku srebra(I), nie zapisuje się go w formie jonowej. - Łatwo zauważyć, że w powyższym równaniu po jednej i po drugiej stronie powtarzają się pewne jony, dlatego możemy je uprościć:
A g indeks górny, plus, koniec indeksu górnego, plus, przekreślone N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, indeks górny, minus, koniec indeksu górnego, plus, przekreślone H indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, O indeks górny, plus, koniec indeksu górnego, plus, C l indeks górny, minus, koniec indeksu górnego, strzałka w prawo, A g C l ↓, plus, przekreślone H indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, O indeks górny, plus, koniec indeksu górnego, plus, przekreślone N O indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, indeks górny, minus, koniec indeksu górnego - Po przepisaniu tego równania, otrzymujemy skrócone równanie jonowe:
A g indeks górny, plus, koniec indeksu górnego, plus, C l indeks górny, minus, koniec indeksu górnego, strzałka w prawo, A g C l ↓ Z powyższego równania wynika, że w roztworze reakcja chemiczna zachodzi pomiędzy kationami srebra(jeden) a anionami chlorkowymi.
Reakcja pomiędzy solą a wodorotlenkiem
Rozważmy jeszcze jeden typ reakcji strąceniowej, w wyniku której otrzymuje się trudno rozpuszczalne wodorotlenki:
W wyniku tego typu reakcji chemicznej powstaje trudno rozpuszczalny wodorotlenek, który można wytrącić z roztworu w formie stałej.
W reakcji może wytrącić się też sól, a nie tylko wodorotlenek. Dodatkowo reakcja może też zachodzić bez wytrącania osadu – w sytuacji, kiedy dodany wodorotlenek jest silniejszy od tego (lub od tej zasady), którego jon znajduje się w .
Omówmy to na przykładzie.
Przykład 3
- W wyniku reakcji siarczanu(sześć) miedzi(dwa) z wodorotlenkiem sodu otrzymuje się trudno rozpuszczalny wodorotlenek miedzi(dwa) oraz siarczan(sześć) sodu.
Zapiszmy równanie zachodzącej reakcji w formie cząsteczkowej:
C u S O indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego, plus, dwa N a O H, strzałka w prawo, C u nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, ↓, plus, N a indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, S O indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego Z treści zadania wiemy, że wodorotlenek miedzi(dwa) jest trudno rozpuszczalny, dlatego zapisujemy przy nim strzałkę w dół. - Zapiszmy równanie reakcji chemicznej w formie jonowej:
C u indeks górny, dwa, plus, koniec indeksu górnego, plus, S O indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego, indeks górny, dwa, minus, koniec indeksu górnego, plus, dwa N a indeks górny, plus, koniec indeksu górnego, plus, dwa O H indeks górny, minus, koniec indeksu górnego, strzałka w prawo, C u nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, ↓, plus, dwa N a indeks górny, plus, koniec indeksu górnego, plus, S O indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego, indeks górny, dwa, minus, koniec indeksu górnego Ze względu na niską rozpuszczalność wodorotlenku miedzi(dwa), nie zapisuje się go w formie jonowej. - Znów łatwo zauważyć, że w powyższym równaniu reakcji chemicznej po jednej i po drugiej stronie powtarzają się pewne jony, dlatego możemy je uprościć:
C u indeks górny, dwa, plus, koniec indeksu górnego, plus, przekreślone S O indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego, indeks górny, dwa, minus, koniec indeksu górnego, plus, przekreślone dwa N a indeks górny, plus, koniec indeksu górnego, plus, dwa O H indeks górny, minus, koniec indeksu górnego, strzałka w prawo, C u nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, ↓, plus, przekreślone dwa N a indeks górny, plus, koniec indeksu górnego, plus, przekreślone S O indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego, indeks górny, dwa, minus, koniec indeksu górnego - Po przepisaniu tego równania reakcji chemicznej, otrzymujemy skrócone równanie jonowe:
C u indeks górny, dwa, plus, koniec indeksu górnego, plus, dwa O H indeks górny, minus, koniec indeksu górnego, strzałka w prawo, C u nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, ↓ Z powyższego równania wynika, że w roztworze reakcja chemiczna zachodzi pomiędzy kationami miedzi(dwa) a anionami wodorotlenkowymi.
Podsumowanie
W reakcjach strąceniowych produkty otrzymane w formie stałej zapisuje się ze strzałką skierowaną w dół (). Sygnalizuje ona, że otrzymany związek jest trudno rozpuszczalny w roztworze w warunkach reakcji.
Stosowanie strzałki nie jest obowiązkowe, a jej brak nie prowadzi do utraty punktów na egzaminie maturalnym, ale z pewnością ułatwia zrozumienie przebiegu zachodzącego procesu.
Zapoznaj się z filmem samouczkiem, omawiającym sposoby zapisu równań reakcji chemicznych, w których powstają osady. Następnie wykonaj ćwiczenia zamieszczone poniżej.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1MCrklLOWb2a
Film opowiada o zapisywaniu równań reakcji chemicznych, w których powstają osady.
Pewną reakcję chemiczną przedstawiono w sposób jonowy skrócony:
Analizując tablicę rozpuszczalności soli i wodorotlenków, zaproponuj dwa odczynniki chemiczne, których roztwory wodne należy zmieszać w celu otrzymania tego produktu.
Uczennica przeprowadziła doświadczenie, polegające na zmieszaniu odpowiednich objętości dwóch roztworów o określonych stężeniach soli: jodku potasu oraz etanianu (octanu) ołowiu(). Zaobserwowała wytrącenie osadu barwy żółtej. Jakie jony obecne są w roztworze nad osadem? Załóż, że sole zmieszano w stosunku stechiometrycznym. Podaj ich nazwy.
Czy mieszając ze sobą dwie dobrze rozpuszczalne sole, można wytrącić osad? Czy istnieje jedna metoda otrzymywania siarczanu(VI) ołowiu(II)? Zapoznaj się z animacją, w której przedstawiono sposób posługiwania się tabelą rozpuszczalności, a z pewnością udzielisz odpowiedzi na postawione pytania.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/RyTYHYmsM6BOi
Film nawiązujący do treści materiału dotyczącej korzystania z tabeli rozpuszczalności.
Zaznacz wzory sumaryczne związków, które są trudno rozpuszczalne lub praktycznie nierozpuszczalne.
Zaproponuj kombinacje reagentów, przy użyciu których otrzymasz osad węglanu niklu(II). Zapisz nazwy soli, które wykorzystasz w reakcji.
Zapisz w formie cząsteczkowej oraz skróconej jonowej równanie reakcji strącania chlorku srebra z wykorzystaniem chlorku amonu oraz azotanu(V) srebra.
Zaproponuj kombinacje reagentów, przy użyciu których otrzymasz siarczan(VI) baru, wykorzystując metodę kwas + sól. Zapisz wzory sumaryczne wybranych odczynników.