Реакции ионного обмена

Реакции ионного обмена - это такие химические реакции, вещества в которых обмениваются между собой ионами. Например, при взаимодействии медного купороса и гидроксида натрия (щелочи) образуется студенистый осадок голубого цвета:

CuSO₄+2NaOH= Na₂SO₄+Cu(OH)₂

Здесь происходит обмен ионами меди и натрия. Голубой раствор медного купороса CuSO₄, реагируя со щелочью NaOH, обесцвечивается, при этом выпадает голубой студенистый осадок гидроксида меди Cu(OH)₂, а образовавшийся светлый раствор - это сульфат натрия Na₂SO₄.

Аналогично реагирует сульфат никеля Ni₂SO₄ и натриевая щелочь NaOH. Только вместо голубого осадка выпадает осадок зелёного цвета - гидроксид никеля Ni(OH)₂

NiSO₄+2NaOH= Na₂SO₄+Ni(OH)₂

Красивая реакция ионного обмена получится, если прилить к голубому раствору медного купороса CuSO₄ раствор аммиака (в хозяйстве - нашатырный спирт). При смешивании этих растворов аммиак присоединяет к себе ион меди, образуя при этом комплексное соединение аммиакат меди - красивый насыщенно-синий раствор.

Следующая химическая реакция ионного обмена является качественной химической реакцией на ион III-валентного железа.

Если прилить раствор хлорида железа FeCl₃ к раствору роданида калия KCNS, то раствор изменит свой цвет на кроваво-красный. При этом образуется комплексное соединение - роданид железа Fe(CNS)₃.

Реакция нейтрализации (или реакция нейтрализация кислоты)

К химическим реакциям нейтрализации относятся реакции между кислотой и щёлочью (основанием), в результате которых образуется вода и какая-то соль.

Примером такого процесса может быть реакция между соляной кислотой НСl и едким натром NaOH

HCl+NaOH=NaCl+H₂O

Образующаяся при взаимодействии соль - хлорид натрия - раствор пищевой соли в воде (но всё-таки, пробовать языком не рекомендуется!).

Нейтрализацию кислоты щелочью можно наблюдать, если в начале к раствору кислоты (для особого эффекта!) добавить несколько капель какого-нибудь индикатора - для изменения окраски раствора. А когда к получившемуся цветному раствору (кислоты с индикатором) добавить щёлочь, то окраска исчезнет - выглядит как фокус! Можно использовать любую кислоту и любую щелочь: например, лимонную кислоту и нашатырный спирт (гидроксид аммония NH₄OH).

Гидролиз

Само по себе слово гидролиз означает процесс разложения водой веществ, составные части которых после разложения соединяются с частями воды. По другому можно сказать, что это взаимодействие с водой, в результате которого образуется электролит и изменяется кислотность pH среды. Например, гидролизом солей являются реакции обмена с частями воды. Можно ещё сказать что гидролиз - реакция обратная реакции нейтрализации, в результате которой образуется слабая кислота или слабое основание.

Мы рассмотрим гидролиз на примере одной из распространённых солей, применяемой в домашнем хозяйстве. Вспомним, что такое соль! - это сложное вещество, по химическому строению сходное с кислотой, в которой атом (или несколько атомов) водорода заменены на атом (или атомы) металла (HCl - соляная кислота, а NaCl - соль).

Итак, рассмотрим гидролиз на примере стиральной соды:

Стиральная сода - карбонат натрия (химическая формула Na₂CO₃ - второе её название кальцинированная сода) - отлично растворяется в воде, то есть взаимодействует с ней, а значит подвергается гидролизу.

Стиральная сода образована слабой кислотой ( угольная кислота H₂CO₃) и сильным основанием (едкий натр NaOH).
Вот, что происходит при растворении этой соли в воде (соды в воде):

Сода диссоциирует (распадается) на ионы:

2Na⁺+CO₃^2-+H⁺+OH^- = Na⁺+HCO₃^-+Na⁺+OH^- - 1-й этап (полная ионная форма)

Na⁺+HCO₃^-+H⁺+OH^- = H₂CO₃+Na⁺+OH^- - 2-й этап (полная ионная форма)

В молекулярной форме можно записать так:

Na₂CO₃ + H₂O = NaHCO₃ + NaOH - 1-й этап

NaHCO₃ + H₂O = H₂CO₃ + NaOH - 2-й этап

Как видим, в результате диссоциации образуются свободные ионы OH^- которые указывают на присутствие в растворе сильного основания (NaOH), в результате чего среда полученного раствора будет сильно щелочной (для стирки в такой воде требуются перчатки).

Аналогично происходит, если растворению в воде гидролизу подвергается, например хлорид меди (CuCl₂) - но так, как эта соль образована слабым основанием (гидроксид меди Cu(OH)₂) и сильной кислотой (HCl - соляная кислота), то в результате гидролиза получится раствор с сильно выраженной кислотностью.

Иногда в книгах распад воды на ионы (H⁺ и OH^-) - не пишут, так как вода считается слабо диссоциируемым веществом

.