Реакции обмена — что это и как составить химическое уравнение?

Поможем понять и полюбить химию

Начать учиться

Этот материал поможет вам узнать или вспомнить, что собой представляют реакции ионного обмена, при каких условиях они протекают и как составить уравнение такой реакции.

Что такое реакция ионного обмена

Чтобы дать определение понятию «реакция ионного обмена», разберем его на составные части:

  • обмен — значит, что у нас есть два сложных вещества, которые чем-то обмениваются между собой;

  • ионный — значит, что эти вещества обмениваются между собой ионами, то есть заряженными частицами.

Теперь соединим все вместе и получим, что реакция ионного обмена — это химическая реакция между двумя сложными веществами, которая приводит к обмену заряженными частицами (ионами), в результате чего образуются новые сложные соединения.

С определением разобрались, теперь нужно понять, есть ли какие-то условия, которые гарантируют нам протекание химической реакции. С этим нам поможет правило Бертолле.

Правило Бертолле

Реакции ионного обмена возможны и протекают до конца только в том случае, если при взаимодействии выпадает осадок, выделяется газ или образуется малодиссоциирующее вещество (вода). В иных случаях принято считать, что химическая реакция невозможна.

А между какими соединениями протекают реакции ионного обмена? На самом деле все просто: это кислоты, гидроксиды (растворимые и нерастворимые) и соли.

Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова

Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков

Примеры реакций ионного обмена

Давайте рассмотрим примеры, которые характеризуют каждый из трех признаков протекания химической реакции:

  1. Выпадение осадка:

    2KOH + CuCl2 = Cu(OH)2↓ + 2KCl.

  2. Выделение газа:

    Na2CO3 + 2HCl = H2O + CO2↑ + 2NaCl.

  3. Образование малодиссоциирующего вещества (воды):

    NaOH + HCl = H2O + NaCl.

Составление уравнений обменных реакций

Химические уравнения реакций обмена можно записать:

  • в молекулярной форме:

    2NaCl + Pb(NO3)2 = PbCl2↓ + 2NaNO3.

  • в полной ионной форме — с указанием всех существующих в растворе ионов:

    2Na+ + 2Cl− + Pb2+ + 2NO3− = PbCl2↓ + 2Na+ + 2NO3−.

  • в сокращенной ионной форме, которая, собственно, и выражает взаимодействие ионов:

    Pb2+ + 2Cl− = PbCl2↓.

Перейдем к правилам записи ионных уравнений:

  1. Записываем уравнение в молекулярном виде и обязательно расставляем коэффициенты.

  2. Далее с помощью таблицы растворимости определяем растворимость каждого химического соединения.

  3. Составляем полное ионное уравнение с учетом коэффициентов и не забываем указывать заряды ионов.

    Важно помнить, что мы не расписываем на ионы нерастворимые соединения, воду, оксиды, все слабые электролиты, анионы кислотных остатков кислых солей слабых кислот и катионы основных солей слабых оснований, а также комплексные катионы. Их следует оставить в молекулярной форме.

  4. Находим одинаковые ионы в левой и правой частях полного ионного уравнения и сокращаем их.

  5. Далее переписываем оставшихся участников ионного уравнения и получаем сокращенное ионное уравнение.

Практика

Чтобы новые знания лучше усвоились, немного попрактикуемся. Для проиллюстрированных химических реакций обмена нужно составить молекулярное, полное ионное и сокращенное ионное уравнения:

Решать задачки гораздо интереснее на интерактивной платформе с мгновенной проверкой. А опытный преподаватель тут же поможет разобраться, если ответ получился неправильным или что-то осталось непонятным. Все это ждет учеников на онлайн-курсах по химии в школе Skysmart.

Ксения Боброва

К предыдущей статье

Основные функции белков в организме

К следующей статье

Способы получения алкенов

Получите план обучения, который поможет понять и полюбить химию

На вводном уроке с методистом

  1. Выявим пробелы в знаниях и дадим советы по обучению

  2. Расскажем, как проходят занятия

  3. Подберём курс

Реакции ионного обмена — Умскул Учебник

В детстве многие из нас обменивались фантиками, наклейками, фигурками и другими приятными мелочами. Оказывается, в химии вещества тоже любят чем-то обмениваться. Давайте разберемся, как и с чем это происходит.

На этой странице вы узнаете
  • РИО – это попугай из мультфильма, герой из “Бумажного дома” или что-то другое?
  • Как тигрица помогает запоминать правила химической реакции? 
  • Насколько вещества избирательны в своих симпатиях?

Участники ионного обмена

Чтобы лучше разобраться с этой темой, нужно понимать, что такое раствор, что такое электролитическая диссоциация, что такое электролиты, и кто к ним относится. Подробнее со всем этим можно ознакомиться в статье “Электролитическая диссоциация”.

РИО – это попугай из мультфильма, герой из “Бумажного дома” или что-то другое?

Хотя попугая Рио в мультике, скорее всего назвали в честь реки (по-испански “река” – el rio), в химии эти три буквы имеют другое значение. РИО расшифровывается как Реакции Ионного Обмена. Дальше мы будем использовать такое сокращение для большего удобства.

Важно понимать, что РИО протекают без изменения степеней окисления и что при электролитической диссоциации на ионы расписываются только сильные электролиты. Следовательно, слабые электролиты и неэлектролиты на ионы никогда не расписываются!

Аналогично и в жизни. Например, после спортивных соревнований именно у победителя “самого сильного участника”, многим хочется получить автограф (подпись). Проигравшие в этом процессе не играют роли.

Тогда возникает вопрос, какие электролиты являются слабыми?

Запоминаем по двум словам: слабое и нерастворимое. То есть все слабые кислоты и все нерастворимые соли и гидроксиды – слабые электролиты. 

Протекание реакции обмена

Не все вещества способны реагировать друг с другом и вступать в РИО. Для протекания реакции должны выполняться определенные условия. Рассмотрим все случаи, когда реакция протекает.

Условия для реагентов

  1. Запомнить первое условие протекания нам поможет рычание львицы. Это длинный угрожающий звук “ррр”. Первое условие для протекания РИО тоже зашифровывается буквой Р: реагенты в большинстве случаев должны быть растворимы (р+р).

Традиционно правило не обошлось без исключений. Кислоты способны вступать в реакцию с растворимыми, малорастворимыми и с некоторыми нерастворимыми солями, кроме AgS, PbS, CuS, CdS, HgS.

Например, BaS+ 2HCl → BaCl2+ H2S

Чтобы было легче запоминать эту пятерку исключений, существует стишок:

“Серебро, свинец и медь – все мечтают почернеть,
Тут и кадмий, тут и ртуть, H2S готов пригнуть.”

В человеческом мире есть люди, которые любят нарушать правила, и всё делать наоборот. Вот и в химии есть ещё одна бунтарская компания, которая не хочет следовать этим правилам.

Запоминаем: соли меди, серебра, ртути и свинца способны реагировать со слабой сероводородной кислотой. 

Почему? В результате таких реакций образуется нерастворимая соль, которая не реагирует с образовавшейся кислотой.

  1. Как отдельный случай можно рассмотреть реакцию между растворимыми кислотами и любыми основаниями.

Например, KOH + HCl = KCl + h3O (реакции между щелочами и кислотами называют нейтрализацией)

  1. Последнее условие для реагентов. Если кислота нерастворима, то она может реагировать только с щелочами.

Например, H₂SiO₃ + 2KOH = K₂SiO₃ + 2H₂O

Мы рассмотрели условия для реагентов, теперь рассмотрим условия для продуктов.

Условия для продуктов

Здесь надо запомнить три правила, сухие и простые, как в математике. Выделяется газ

ZnS + H2SO4 = ZnSO4 + H2S 

  1. Выделяется осадок
  2. AgNО3 + КВr = АgВr↓ + КNО3
  3. Выделяется другой слабый электролит (чаще всего вода) 

NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O

Чтобы лучше запомнить все условия для протекания РИО, посмотрите внимательно эту схему. А ещё лучше – распечатайте и повесьте над столом.

Фактчек
  • РИО протекают без изменения степеней окисления.
  • При электролитической диссоциации на ионы расписываются только сильные электролиты.
  • Для протекания РИО реагенты должны быть растворимы (кроме нескольких исключений), а в продуктах должен быть газ, осадок или любой другой слабый электролит.

Проверь себя

Задание 1.
Возможна ли следующая реакция: 2HCl + Ba(OH)2 → BaCl2 + 2H2O

  1. Да, это РИО
  2. Да, это ОВР
  3. Нет, невозможна

Задание 2.
Возможна ли следующая реакция: H2S + BaSO4 → BaS + H2SO4  

  1. Да, это РИО
  2. Да, это ОВР
  3. Нет, невозможна

Задание 3.

Относится ли реакция нейтрализации к РИО?

  1. Да, это РИО
  2. Нет, это ОВР
  3. Нет, такая реакции не протекает

Ответы: 1. — 1; 2. — 3; 3. — 1. 

курсов химии | Математика и науки

Этот курс представляет собой введение в фундаментальные понятия общей, органической и биологической химии и особенно подходит для студентов, намеревающихся продолжить карьеру в области сестринского дела и других профессий, связанных со здоровьем, включая кинезиологию и психологию. Особое внимание уделяется взаимосвязи между химией и здравоохранением/медицинскими науками. Еженедельные лабораторные занятия требуют от студентов эмпирической проверки понятий, изложенных в лекциях. От студентов, записавшихся на этот курс, не требуется и не ожидается никакого предыдущего опыта в области химии. Условие: МАТЕМАТИКА 050, или МАТЕМАТИКА 050D, или МАТЕМАТИКА 53, или МАТЕМАТИКА 53B или соответствующая оценка.

Этот курс рассчитан на один семестр и предназначен для студентов, желающих изучать естественные науки или инженерное дело. Курс в первую очередь готовит студентов к химии 130; кроме того, он соответствует требованиям общего образования в области физических наук. Этот курс знакомит с фундаментальными принципами общей химии с акцентом на химическую номенклатуру и количественные проблемы в химии. Лекция представляет классическую и современную химию, включая атомную теорию, периодические свойства, химическую связь, химические реакции, стехиометрию, кислоты и основания, газовые законы и растворы. Лаборатория знакомит с методами экспериментальной химии с примерами из всех областей химии. Условие: МАТЕМАТИКА 070, или МАТЕМАТИКА 070D, или МАТЕМАТИКА 073, или МАТЕМАТИКА 073B, или соответствующая оценка.

Химия 130 — это первый семестр двухсеместровой последовательности, предназначенной для студентов, намеревающихся изучать естественные науки и технику. Курс лекций охватывает классическую/современную химию с приложениями в стехиометрии и классической атомной теории химии, периодических свойствах, газовых законах, современной квантовой теории атомного и молекулярного строения и периодических свойств, термохимии, жидкостях и твердых телах, химии растворов. Лаборатория знакомит с экспериментальной химией с примерами из всех областей химии. Условие: CHEM 120.

CHEM 140 является продолжением CHEM 130. Особое внимание уделяется теории и методам элементарной физической химии. Акцент делается на динамике химических изменений с использованием термодинамики и кинетики реакций в качестве основных инструментов. Дается тщательное рассмотрение равновесия со многими примерами кислоты/основания, буфера, растворимости и комплексных ионов. Представлены энтропия и свободная энергия, электрохимия, координационные соединения и краткое введение в органическую химию. Представлены различные аналитические методики, используемые в современной химии. Включена описательная химия типичных металлических и неметаллических элементов. Лаборатория знакомит с экспериментальной химией с примерами из областей кинетики, равновесия, приготовления кислоты/основы и буфера, дифференциального титрования, электрохимии и качественного анализа. В некоторых упражнениях используются современные инструментальные методы. Пререквизиты: CHEM 130.

Этот курс, первый из двухсеместровой последовательности, обеспечивает строгое введение в практические и теоретические аспекты органической химии. Будут подробно изучены несколько тем, в том числе молекулярная структура и гибридизация, применение теории кислоты/основы к органическим соединениям, стереохимия, алканы, алкены, алкины, диены, реакции замещения и отщепления, а также спектроскопические методы анализа (например, ИК, УФ/ ВИЗ, ЯМР). Особое внимание будет уделено термодинамическим и кинетическим аспектам реакций и подробному изучению механизмов реакций. Лабораторные занятия предназначены для того, чтобы дать учащимся прочную основу для основных методов органической химии, включая определение точек плавления, тонкослойную и колоночную хроматографию, экстракцию, дистилляцию и спектроскопический анализ продуктов. Этот курс подходит для студентов, изучающих химию, биологические науки и химическую инженерию, и отвечает требованиям для поступления на медицинские, стоматологические, ветеринарные и другие программы магистратуры, связанные со здоровьем. Пререквизиты: CHEM 140.

Этот курс, второй из двухсеместровой последовательности, обеспечивает строгое введение в практические и теоретические аспекты органической химии. Особое внимание в течение семестра будет уделяться химии ароматических и карбонилсодержащих соединений. Будут внедрены биоорганические соединения. Особое внимание будет уделено термодинамическим и кинетическим аспектам реакций, подробному изучению механизмов реакций и разработке многостадийных синтезов. Лабораторные занятия требуют от студентов использования методов, изученных в предыдущем семестре, для проведения более сложных реакций и многоэтапного синтеза. Кроме того, студенты изучат методы органического качественного анализа. Этот курс подходит для студентов, изучающих химию, биологические науки и химическую инженерию, и отвечает требованиям для поступления на медицинские, стоматологические, ветеринарные и другие программы магистратуры, связанные со здоровьем. Пререквизиты: CHEM 230.

Химия и биохимия | Университет Рио-Гранде

Химия и биохимия

Биохимия в Рио обеспечивает стимулирующую и благоприятную среду для открытия, интеграции и обмена знаниями в области химии и биологии.

Обзор программы

Независимо от того, является ли ваша цель карьерой в области химических или биохимических наук или получением высшего или профессионального образования, студенты готовятся к будущим усилиям путем тщательного интеллектуального стимулирования, развития практических лабораторных навыков и предоставления возможностей для научное исследование. Эта среда интеллектуальных исследований и профессионального роста поддерживается приверженностью преподавателей преподаванию, исследованиям и обслуживанию и подчеркивается соблюдением руководящих принципов Американского химического общества, а также Американского общества биохимии и молекулярной биологии.

Результаты обучения

  • Демонстрация навыков решения задач для решения теоретических и экспериментальных задач по биохимии
  • Применение фундаментальных понятий основополагающих концепций биохимии: преобразование энергии и вещества, структура и функция макромолекул, биологическая информация
  • Использование различных методов измерения в лаборатории для выполнения точных количественных измерений.
  • Эффективно интерпретировать и сообщать результаты экспериментов
  • Использование компьютеров для поддержки изучения и практики биохимии (сбор и анализ данных, доступ к информации, подготовка отчетов, молекулярное моделирование и биоинформатика)
  • Объяснить значение химии и биохимии для других областей и общества
  • Демонстрировать научную грамотность и профессиональную этику


Потенциальные рабочие места
  • Техник-криминалист
  • Инженер-химик
  • Инженер-биохимик
  • Химик-фармацевт 
  • Врач

Биохимия (бакалавр)

  • Программа бакалавриата
Обзор программы

Примеры курсов

  • БИО 30304 Микробиология
  • БИО 34403 Введение в биохимию
  • БИО 34501 Лаборатория биохимии
  • БИО 36404 Генетика

Все требования курса

Степень или сертификат
  • Бакалавр наук
Расположение кампуса
  • Главный кампус Рио-Гранде
Колледж или школа
  • Колледж искусств и наук
  • Школа гуманитарных и социальных наук
Модальность

Modality сообщает вам, является ли эта программа личной, онлайновой или гибридной.

  • Все курсы обязательны очные
Всего кредитных часов
120

Химия (ассоциированный)

  • Ассоциированная программа
Обзор программы

Образцы курсов

  • CHM 15505 Общая химия 9 II 04  
  • MTH 15204 Исчисление II    
  • БИО 12204 Биология II    
  • HM 26202 Лаборатория органической химии I     
  • HM 26303 Теория органической химии I


Все требования курса

Степень или сертификат
  • Ассоциированный научный сотрудник
Расположение кампуса
  • Главный кампус Рио-Гранде
Колледж или школа
  • Колледж искусств и наук
  • Школа свободных искусств и социальных наук
Модальность

Modality сообщает вам, является ли эта программа личной, онлайновой или гибридной.

  • Все курсы обязательны очные
Всего кредитных часов
62

Удобства

Математический и научный центр Кидда

The Kidd Math/Science открылся в 1985 году. Передние двери центра с отмеченным наградами дизайном каменной кладки ведут в стеклянный атриум с живыми растениями и журчащим прудом. Далее следует просторный холл с удобными учебными помещениями. В центре есть три большие химические лаборатории, три биологические лаборатории, одна физическая лаборатория, одна компьютерная лаборатория, лекционные залы, кабинеты преподавателей и большая теплица из гнутого стекла, из которой открывается вид на кампус. McKenzie Hall открылся в 1997 году, предоставив студентам, изучающим математику / естественные науки, а также студентам медсестер, два больших лекционных зала, различные лекционные залы, лабораторию анатомии, три компьютерных класса, кабинеты преподавателей и конференц-зал с прекрасным видом на кампус и университет.