Взаимодействие ионов в водном растворе
1. Что происходит с кислотами, если их поместить в водный раствор?
• Если кислота сильная (H2SO4, HNO3, HCl, HBr, HI и некоторые др.), то она полностью распадается на ионы, которые находятся в растворе в гидратированном виде (т.е. окружённые молекулами воды).
• Если слить два раствора, в одном из которых находились ионы H+, а в другом SO42− (например, K2SO4 + HCl), то никакой реакции между ними не протекает, так как эти ионы будут находится в растворе отдельно друг от друга в гидратированной форме.
• Если кислота слабая (HF, H2S, HNO2, H2SO3, H2CO3, H3PO4 и некоторых др.), то она практически не распадается на ионы и находится в растворе в виде молекул, а не ионов.
• Если слить два раствора, в одном из которых находились ионы H+, а в другом S2− (например, K2S + HCl), то ионы H+ и S2− сразу соединятся с образованием молекулы H2S (так как это слабая кислота).
Почему в уравнениях реакций мы пишем CO2+H2O и SO2+H2O, а не H2CO3 и H2SO3, соответственно?
Кислоты H2CO3 и H2SO3 образуются при пропускании газов CO2 и SO2 через водный раствор. Но количество молекул газа, которое действительно прореагирует с водой с образованием угольной или сернистой кислоты крайне мало: например, в насыщенном растворе углекислого газа только 0.3% молекул CO2 реагируют с водой, образуя молекулы H2CO3. К примеру, имея 1000 молекул CO2, только 3 молекулы образуют кислоту H2CO3, остальные молекулы остаются в виде растворенного газа CO2. Так как молекул CO2 гораздо больше, чем молекул кислот, то так и записываем: CO2+H2O и SO2+H2O.
Если при сливании двух растворов соединяются ионы CO32− и H+, например, то сразу образуется углекислый газ, а не молекулы H2CO3, так как эта кислота неустойчива и сразу распадается на CO2 и воду (видео). Аналогичная ситуация возникает при соединении двух растворов с ионами SO32− и H+. Так как H2SO3 также неустойчива, она сразу распадается на SO2 и воду.
2. Что происходит с основаниями, если их поместить в водный раствор?
• Если основание растворимое (сильное), то оно распадается на ионы, которые находятся в растворе в гидратированном виде.
• Если слить два раствора, в одном из которых находились ионы K+, а в другом OH− (например, K2SO4+NaOH), то никакой реакции между ними не протекает, так как эти ионы будут находится в растворе отдельно друг от друга в гидратированной форме.
• Если основание нерастворимое (слабое), то в растворе оно не распадается на ионы, и находится в виде осадка.
• Если слить два раствора, в одном из которых находились ионы Mg2+, а в другом OH− (например, MgCl2 + KOH), то ионы Mg2+ и OH− сразу соединятся с образованием Mg(OH)2 (так как это слабое основание).
• Если слить два раствора, в одном из которых находились ионы NH4+, а в другом OH− (например, NH4Cl + KOH), то ионы NH4+ и OH− сразу соединятся согласно следующему равновесию:
NH4+ + OH− ⇔ NH3 + H2O.
Этот процесс взаимодействия с водой протекает обратимо, в растворе всегда существует равновесие между молекулярной формой NH3 и протонированной формой NH4+. В результате реакции образуется основание средней силы. Важно: в реакциях принято записывать NH3 + H2O, а не NH4OH.
3. Что происходит с солями, если их поместить в водный раствор?
• Если соль растворимая, то она распадается на ионы, которые находятся в растворе в гидратированном виде.
• Если слить два раствора, в одном из которых находились ионы K+, а в другом NO3− (например, K2SO4+NaNO3), то никакой реакции между ними не протекает, так как эти ионы будут находится в растворе отдельно друг от друга в гидратированной форме.
• Если соль нерастворимая, то в растворе она не распадается на ионы (точнее растворяется и распадается на ионы в крайне малом количестве), и находится в виде осадка.
• Если слить два раствора, в одном из которых находились ионы Ba2+, а в другом SO42− (например, BaCl2 + K2SO4), то ионы Ba2+ и SO42− сразу соединятся с образованием BaSO4 (так как эта соль нерастворима).