یون های اب پوشیده

واکنش‌های تراساختی در محلول‌های آبی

محتویات

مقدمه

سیمای کلیپذیر در آب، شامل یون‌های آبپوشیده است ( گرچه فرمول کامل $A g C l (s)$ انحلال پذیر به کار می‌رود ).

$Ag^+ + NO_3^- + Na^+ + Cl^- \to AgCl_{(s)} + Na^+ + NO_3^-$

برخورد یون‌های $A g +$ و $C l -$ منجر به تشکیل AgCl می‌شود که انحلال ناپذیر است و از محلول خارج می‌گردد ( ترکیب انحلال ناپذیری که به این ترتیب تشکیل می‌شود ، رسوب، و فرآیند را رسوب گیری می نامیم ) . سدیم نیترات فراوردهٔ دیگری است که در آب انحلال پذیر است و به صورت یون‌های آبپوشیده در محلول باقی می ماند . اگر یون‌های تماشاگر در دو طرف معادله را که در واکنش شرکت نمی‌کنند را، حذف کنیم، به فرم یونی خالص معادلهٔ زیر می رسیم :

$Ag^+ + Cl^- \to AgCl_{(s)}$

معادلهٔ بالا کلی‌ترین شکل واکنش است . این معادله به ما می‌گوید که از مخلوط کردن محلول هر نمک انحلال پذیر $A g +$ و محلول هر نمک انحلال پذیر $C l -$ ، رسوب انحلال پذیر AgCl تشکیل می‌شود .

حال فرض کنید محلول‌های NaCl و $N H 4 N O 3$ را مخلوط کنیم . معادلهٔ یونی واکنش به شکل زیر خواهد بود :

$Na^+ + Cl^- + NH_4^- + NO_3^- \to Na^+ + Cl^- + NH_4^- + NO_3^-$

تمام مواد درگیر در واکنش در آب انحلال پذیرند . اگر یونهای مشترک را از معادله حذف کنیم، چیزی باقی نخواهد ماند . بنابراین واکنشی رخ نخواهد داد . این رخداد را معمولاً به صورت زیر نمایش می‌دهند :

$Na^+ + Cl^- + NH_4^- + NO_3^- \to N.R.$

علاوه بر تشکیل نمک انحلال پذیر، دلالیل دیگری نیز برای انجام واکنش تراساختی وجود دارد . واکنش ناشی از مخلوط کردن محلول هیدروکلریک اسید و یک محلول سدیم سولفید را در نظر بگیرید :

$2HCl + Na_2 S \to H_2 S + 2NaCl$

معادلهٔ یونی خالص :

$2H^+ + S^{2-} \to H_2 S$

در این واکنش برخورد یونهای $H +$ و $S 2 -$ منجر به تشکیل گاز $H 2 S$ می‌شود که فقط اندکی انحلال پذیر است و محلول را ترک می‌کند . در سومین نوع واکنش تراساختی، یک الکترولیت ضعیف به وجود می‌آید . الکترولیت‌های ضعیف انحلال پذیر، در محلول آبی، به طور کامل یونیده نمی‌شود . این مواد، عمدتاً به صورت مولکولی باقی می مانند . واکنش خنثی سازی اسید ـ باز نمونه‌ای از این نوع واکنش هاست :

$HCl + NaOH \to H_2 O + NaCl$

معادلهٔ یونی خالص :

$H^+ + OH^- \to H_2 O$

علت وقوع این واکنش، تشکیل مولکول‌های آب از یون‌های $H +$ و $O H -$ است؛ آب یک الکترولیت صعیف می‌باشد .

عوامل مؤثر در واکنش‌های تراساختی

به این ترتیب واکنش‌های تراسختی در مواردی رخ می‌دهند که یک رسوب، یک گاز یا یک الکترولیت ضعیف تشکیل شود . در معادله‌های یونی این واکنش‌ها :

یک نمک انحلال پذیر به وسیلهٔ فرمول یون‌های تشکیل دهندهٔ ترکیب نشان داده می‌شود .
یک ترکیب انحلال ناپذیر یا اندکی انحلال پذیر با فرمول کامل ترکیب و با نماد (s) مشخص می‌شود .
یک گاز انحلال ناپذیر یا اندکی انحلال پذیر، با فرمول مولکولی گاز و با نماد (g) نمایش داده می‌شود .
یک الکترولیت ضعیف، با فرمول مولکولی ترکیب نمایش داده می‌شود . الکترولیت‌های ضعیف، در محلول‌های آبی تا حدودی به یون‌های مربوطه تفکیک می‌شوند، اما عمدتاً به صورت مولکولی وحود دارند .

نوشتن معادلهٔ واکنش‌های تراساختی

برای این کار باید قواعد زیر را بکار ببریم :

1. قواعد انحلال پذیری : برای آشنایی بیشتر با این امر به مواد انحلال پذیر در آب رجوع شود .

2. گازها : گازهایی که معمولاً در واکنش‌های تراسختی تشکیل می‌شوند در زیر آمده اند :

$H 2 S$ تمام سولفیدها ( نمک‌های $S 2 -$ در مجاورت اسید، گاز $H 2 S$ و نمک بوجود می‌آورند .
$C O 2$ تمام کربنات‌ها در مجاورت اسید، گاز کربن دی اکسید، آب و نمک تشکیل می‌دهند .
$S O 2$ تمام سولفیت‌ها در مجاورت اسید، گاز $S O 2$ ، آب و نمک تشکیل می‌دهند .
$N H 3$ تمام نمک‌های آمونیوم در مجاورت هیدروکسیدهای قوی انحلال پذیر، در اثر گرما واکنش می‌دهند و گاز آمونیاک، آب و نمک به وجود می‌آورند .

3. الکترولیت‌های ضعیف : قواعد سادهٔ زیر در مورد این ترکیبات صادق است :

اسید ها : به جز 7 اسید قوی، بقیهٔ اسیدها الکترولیت ضعیف هستند .
بازها : هیدروکسیدهای انحلال پذیر ( هیدروکسیدهای مربوط به عناصر $B a 2 +$ و IA ) و هیدروکسیدهایی که انحلال پذیری خوبی دارند ( هیدروکسیدهای مربوط به $C a 2 +$ و $S r 2 +$ ) الکترولیت‌های قوی هستند . اغلب هیدروکسیدهای دیگر، انحلال ناپذیرند .
نمک ها : اغلب نمک‌های معمولی، الکترولیت‌های قوی هستند .
آب : آب، الکترولیت ضعیفی است .

یک نکته

واکنش‌های تراسختی در غیاب آب نیز انجام می‌شوند . برای مثال :

$CaF_2 + H_2 SO_4 \to CaSO_4 + 2HF$

که با گرم کردن مواد واکنش دهنده، اسیدهای مربوطه ( HF که در آب انحلال پذیرند ) به صورت گاز خارج می‌شوند .

منبع

شیمی عمومی ( جلد اول )، چارلز مورتیمر، دکتر عیسی یاوری، نشر علوم دانشگاهی، تهران ، 1375

+ نوشته شده در دوشنبه دهم بهمن ۱۳۹۰ ساعت 18:22 توسط احسان ایزدی |

ناگفته های شیمی

مجله ی هفتگی شیمی