Reakcje chemiczne w roztworach wodnych

W roztworach wodnych zachodzi wiele reakcji chemicznych. Reakcje te dzielą się na 3 główne kategorie: wytrącanie, kwasowo-zasadowe i utlenianie-redukcja. 

W typowej reakcji wytrącania rozpuszczone kationy i aniony łączą się, tworząc nierozpuszczalny związek jonowy, który wytrąca się z roztworu. Na przykład reakcja między wodnym roztworem chlorku potasu a wodnym roztworem azotanu srebra prowadzi do wytrącenia się nierozpuszczalnego chlorku srebra. 

W reakcji kwasowo-zasadowej kwas i zasada neutralizują się nawzajem, na przykład gdy proton (jon H⁺) z kwasu i jon OH⁻ z zasady reagują, tworząc wodę. Przeciwjony zazwyczaj reagują, tworząc sól. Na przykład bromek wodoru reaguje z wodorotlenkiem potasu, dając wodę i bromek potasu. 

W reakcji utleniania-redukcji lub redoks elektrony są przenoszone z jednego reagenta na drugi. Na przykład atom potasu traci jeden elektron na rzecz atomu chloru, gdy łączą się, tworząc chlorek potasu.  

Kiedy reakcja chemiczna zachodzi w roztworze wodnym, rozpuszczalne w wodzie molekularne ciała stałe rozpuszczają się jako nienaruszone cząsteczki, podczas gdy rozpuszczalne w wodzie jonowe ciała stałe występują jako oddzielone jony. Jonowe ciała stałe, które są nierozpuszczalne w wodzie, pozostają nierozpuszczone.

Pisząc równania dla reakcji zachodzących w roztworze wodnym, należy wskazać charakter rozpuszczonej substancji. 

Rozważ reakcję wytrącania między wodnym roztworem azotanu ołowiu(II) a wodnym roztworem jodku sodu w celu wytworzenia stałego jodku ołowiu(II) i wodnego azotanu sodu.  

Równanie zrównoważone nazywa się równaniem molekularnym, ponieważ pełne neutralne wzory związków są zapisane tak, jakby istniały jako cząsteczki lub całe jednostki w roztworze.  

Rozpuszczalne w wodzie związki jonowe, takie jak azotan ołowiu(II), jodek sodu i azotan sodu, występują w postaci jonów w roztworze, podczas gdy nierozpuszczalny w wodzie jodek ołowiu(II) występuje w postaci jonowego ciała stałego.  

Równanie molekularne można zatem przepisać jako pełne równanie jonowe, które pokazuje rozpuszczalne formy jonowe jako wolne jony w roztworze.  

Jony, które pojawiają się w identycznych formach po obu stronach pełnego równania jonowego, nazywane są jonami obserwatora. Anulowanie jonów obserwatora pozostawia równanie jonowe netto, które obejmuje tylko jony i cząsteczki, które faktycznie uczestniczą w reakcji.