Химические реакции в водных растворах

Многие химические реакции происходят в водных растворах. Эти реакции делятся на 3 основные категории:осаждение, кислотно-основные и окислительно-восстановительные. В типичной реакции осаждения растворенные катионы и анионы объединяются с образованием нерастворимого ионного соединения, которое осаждается из раствора.

Например, реакция между водным раствором хлорида калия и водным раствором нитрата серебра приводит к осаждению нерастворимого хлорида серебра. В кислотно-основной реакции кислота и основание нейтрализуют друг друга, например, когда протон кислоты и ион ОН основания реагируют с образованием воды. Противоположно заряженные ионы обычно реагируют с образованием соли.

Например, бромоводород реагирует с гидроксидом калия с образованием воды и бромида калия. В окислительно-восстановительной или редокс реакции, электроны передаются от одного реагента к другому. Например, атом калия отдает один электрон атому хлора, когда они соединяются с образованием хлорида калия.

Когда химическая реакция происходит в водном растворе, водорастворимые молекулярные твердые вещества растворяются как целые молекулы, тогда как водорастворимые ионные твердые вещества существуют в виде отдельных ионов. Ионные твердые вещества, нерастворимые в воде, остаются нерастворенными. При написании уравнений реакций, протекающих в водном растворе, необходимо указывать природу растворенного вещества.

Рассмотрим реакцию осаждения между водным раствором нитрата свинца и водным раствором иодида натрия с образованием твердого иодида свинца и водного раствора нитрата натрия. Сбалансированное уравнение называется молекулярным уравнением, потому что полные нейтральные формулы соединений записываются так, как если бы они существовали в виде молекул или целых частиц в растворе. Водорастворимые ионные соединения, такие как нитрат свинца йодид натрия и нитрат натрия, существуют в растворе в виде ионов, тогда как нерастворимый в воде йодид свинца существует в виде твердого ионного вещества.

Таким образом, молекулярное уравнение можно переписать как полное ионное уравнение, в котором растворимые ионные частицы показаны в виде свободных ионов в растворе. Ионы, которые появляются в одинаковых формах по обе стороны полного ионного уравнения, называются ионами-наблюдателями. Удаление ионов-наблюдателей оставляет чистое ионное уравнение, включающее только ионы и молекулы, которые действительно участвуют в реакции.