Reakcje zobojętniania i strącania. Tabela rozpuszczalności

O czym jest ten temat

Obie reakcje z tytułu to reakcje w roztworach wodnych. W obu coś „znika” z roztworu:

• w zobojętnianiu kwas i zasada znoszą nawzajem swoje działanie, a powstaje woda;
• w strącaniu powstaje substancja, która nie rozpuszcza się w wodzie i opada na dno jako osad.

Żeby przewidzieć, czy osad powstanie, potrzebne jest jedno narzędzie — tabela rozpuszczalności. Od niej zaczniemy.

Tabela rozpuszczalności

Tabela mówi, czy dana sól lub wodorotlenek rozpuszcza się w wodzie. W wierszach są aniony (jony ujemne), w kolumnach kationy (jony dodatnie). Na przecięciu stoi litera:

• R — rozpuszczalny,
• T — trudno rozpuszczalny (rozpuszcza się tylko trochę),
• N — praktycznie nierozpuszczalny, czyli tworzy osad,
• — — związek nie istnieje albo rozkłada się w wodzie.

Tabela uproszczona. W zadaniach maturalnych korzystaj z tabeli z „Wybranych wzorów i stałych fizykochemicznych” CKE.

Jak czytać. Chcesz sprawdzić, czy BaSO₄ się rozpuszcza? Znajdź wiersz SO₄²⁻ i kolumnę Ba²⁺. Na przecięciu stoi N — siarczan(VI) baru jest nierozpuszczalny.

Sześć reguł zamiast całej tabeli

Tabelę można mieć pod ręką, ale te reguły wystarczą w większości zadań:

1. Sole sodu, potasu i amonu — zawsze rozpuszczalne.
2. Azotany(V) — zawsze rozpuszczalne.
3. Chlorki — rozpuszczalne; wyjątek: AgCl (osad), PbCl₂ trudno rozpuszczalny.
4. Siarczany(VI) — rozpuszczalne; wyjątki: BaSO₄ i PbSO₄ (osady), CaSO₄ i Ag₂SO₄ trudno rozpuszczalne.
5. Węglany i fosforany(V) — nierozpuszczalne, poza solami sodu, potasu i amonu.
6. Wodorotlenki — nierozpuszczalne, poza NaOH, KOH i Ba(OH)₂; Ca(OH)₂ jest trudno rozpuszczalny.

Pierwsze dwie reguły są najważniejsze. Jeśli w soli jest sód, potas albo reszta NO₃, to na pewno nie będzie osadem.

Jak zapisywać reakcje w roztworach — trzy zapisy

W klasie drugiej zapisywaliśmy równania cząsteczkowo. Ale w wodzie większość soli, mocnych kwasów i zasad rozpada się na jony. Dlatego te same reakcje zapisuje się jeszcze na dwa sposoby.

Co rozpisujemy na jony: mocne kwasy, rozpuszczalne zasady i rozpuszczalne sole (R w tabeli).

Czego nie rozpisujemy: wody, osadów (N), gazów i słabych kwasów. Te zapisujemy zawsze w całości.

Jony, które występują po obu stronach bez zmian, nazywamy jonami-widzami — są w roztworze, ale w reakcji nie uczestniczą. Skreślamy je i tak powstaje zapis skrócony.

Reakcja zobojętniania

kwas + zasada → sól + woda

Zobaczmy to na trzech zapisach.

Cząsteczkowo:

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

Jonowo pełny — NaOH, HCl i NaCl są w roztworze rozpadnięte na jony, woda nie:

Na⁺ + OH⁻ + H⁺ + Cl⁻ → Na⁺ + Cl⁻ + H₂O

Jonowo skrócony — Na⁺ i Cl⁻ stoją po obu stronach, więc je skreślamy:

H⁺ + OH⁻ → H₂O

I tu jest sedno całego tematu. Niezależnie od tego, jaki kwas i jaką zasadę weźmiesz, zapis skrócony wyjdzie ten sam: jon wodoru łączy się z jonem wodorotlenkowym w wodę. To jest właśnie istota zobojętniania. Sól powstaje „przy okazji” z jonów-widzów.

Jak widać zobojętnianie w probówce

Do roztworu NaOH dodajemy kilka kropel fenoloftaleiny — roztwór robi się malinowy, bo odczyn jest zasadowy. Następnie wkraplamy kwas solny. W pewnym momencie malinowa barwa znika.

To znak, że wszystkie jony OH⁻ zostały zużyte na reakcję z H⁺ — roztwór stał się obojętny. Fenoloftaleina w odczynie obojętnym i kwasowym jest bezbarwna.

Zobojętnianie wokół nas

• Leki na zgagę zawierają słabe zasady, które zobojętniają nadmiar kwasu w żołądku.
• Rolnicy wapnują kwaśne gleby.
• Kwaśne ścieki przemysłowe zobojętnia się przed wypuszczeniem do rzek.

Reakcja strącania

Reakcja strącania to reakcja, w której powstaje osad — substancja nierozpuszczalna w wodzie.

Zwykle mieszamy dwa roztwory soli albo sól z zasadą. Jony „zamieniają się partnerami” i jeśli któraś z nowych par jest nierozpuszczalna, wypada z roztworu jako osad.

Przykład — chlorek srebra.

Cząsteczkowo:

AgNO₃ + NaCl → AgCl↓ + NaNO₃

Jonowo pełny — AgCl to osad, więc go nie rozpisujemy:

Ag⁺ + NO₃⁻ + Na⁺ + Cl⁻ → AgCl↓ + Na⁺ + NO₃⁻

Jonowo skrócony — skreślamy Na⁺ i NO₃⁻:

Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓

Wynika z tego coś bardzo praktycznego: nie ma znaczenia, z jakiej soli pochodzą jony Ag⁺ i Cl⁻ — gdy tylko się spotkają, powstanie biały osad.

Najczęstsze osady i ich barwy

Barwy są dużą pomocą — po kolorze osadu często od razu wiadomo, co powstało.

Po co strącać osady

Wykrywanie jonów. Chcesz sprawdzić, czy w wodzie są chlorki? Dodaj roztwór AgNO₃ — biały osad to odpowiedź „tak”. Siarczany(VI) wykrywa się roztworem BaCl₂.

Kamień w czajniku to w dużej mierze osad CaCO₃, strącający się z twardej wody.

Oczyszczanie wody — szkodliwe jony usuwa się, strącając je jako osady i odfiltrowując.

Jak przewidzieć, czy reakcja strącania zajdzie — trzy kroki

Krok 1. Zamień partnerów: kation z pierwszej soli łączysz z anionem z drugiej i odwrotnie.

Krok 2. Sprawdź w tabeli rozpuszczalności oba nowe związki.

Krok 3. Jeśli któryś jest N — reakcja zachodzi, powstaje osad. Jeśli oba są R — reakcja nie zachodzi, w probówce jest tylko mieszanina jonów.

Przykłady rozwiązane krok po kroku

Przykład 1 — zobojętnianie w trzech zapisach

Zapisz reakcję wodorotlenku baru z kwasem solnym.

Cząsteczkowo: Ba(OH)₂ + 2 HCl → BaCl₂ + 2 H₂O

Jonowo pełny: Ba²⁺ + 2 OH⁻ + 2 H⁺ + 2 Cl⁻ → Ba²⁺ + 2 Cl⁻ + 2 H₂O

Skreślamy jony-widzów Ba²⁺ i 2 Cl⁻. Zostaje 2 H⁺ + 2 OH⁻ → 2 H₂O, a po podzieleniu przez 2:

Jonowo skrócony: H⁺ + OH⁻ → H₂O

Przykład 2 — czy zajdzie strącanie?

Czy zajdzie reakcja między roztworami K₂CO₃ i CaCl₂?

Zamieniamy partnerów: powstałyby CaCO₃ i KCl. Tabela: CaCO₃ — N, KCl — R. Odpowiedź: tak, strąca się biały osad węglanu wapnia.

K₂CO₃ + CaCl₂ → CaCO₃↓ + 2 KCl Ca²⁺ + CO₃²⁻ → CaCO₃↓

Przykład 3 — reakcja, która nie zachodzi

Czy zajdzie reakcja między roztworami NaNO₃ i KCl?

Zamieniamy partnerów: powstałyby NaCl i KNO₃. Tabela: oba R (sole sodu i potasu zawsze się rozpuszczają). Odpowiedź: nie — nie powstaje ani osad, ani woda, ani gaz. W probówce są tylko wymieszane jony.

Przykład 4 — dobór odczynników

Jak otrzymać osad siarczanu(VI) baru?

Potrzebujemy jonów Ba²⁺ i SO₄²⁻. Oba muszą pochodzić z substancji rozpuszczalnych — inaczej jony nie trafią do roztworu. Sprawdzamy w tabeli: BaCl₂ — R, Na₂SO₄ — R.

BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2 NaCl Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓

Przykład 5 — osad wodorotlenku

Do roztworu CuSO₄ dodano NaOH. Co zaobserwowano?

Zamieniamy partnerów: Cu(OH)₂ — N, Na₂SO₄ — R. Strąca się niebieski, galaretowaty osad.

CuSO₄ + 2 NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄ Cu²⁺ + 2 OH⁻ → Cu(OH)₂↓

Trzy najczęstsze błędy

Rozpisywanie osadu na jony. Osad to substancja, która nie rozpadła się w wodzie — dlatego zapisujemy go zawsze w całości: AgCl↓, a nie Ag⁺ + Cl⁻.

Branie nierozpuszczalnych substratów do strącania. Żeby otrzymać BaSO₄, nie weźmiemy BaCO₃ — sam jest osadem, więc jony Ba²⁺ nie trafią do roztworu. Substraty muszą być rozpuszczalne.

Zapominanie o ładunkach i współczynnikach przy jonach. Z Ba(OH)₂ powstaje jeden jon Ba²⁺ i dwa jony OH⁻. W zapisie jonowym musi zgadzać się i liczba atomów, i suma ładunków po obu stronach.

Sprawdź się

1. Korzystając z tabeli, podaj, czy rozpuszczają się: AgCl, KNO₃, CaCO₃.
2. Zapisz skrócone równanie jonowe reakcji zobojętniania.
3. Czy zajdzie reakcja między roztworami BaCl₂ i K₂SO₄? Jeśli tak, zapisz ją w postaci jonowej skróconej.
4. Dlaczego malinowy roztwór NaOH z fenoloftaleiną odbarwia się po dodaniu kwasu?

Rozwiązania. (1) AgCl — N, KNO₃ — R, CaCO₃ — N. (2) H⁺ + OH⁻ → H₂O. (3) Tak, bo powstaje nierozpuszczalny BaSO₄: Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓. (4) Kwas zobojętnia zasadę — jony H⁺ łączą się z jonami OH⁻ w wodę. Gdy jonów OH⁻ zabraknie, odczyn przestaje być zasadowy, a fenoloftaleina w odczynie obojętnym jest bezbarwna.

Do zapamiętania

• Zobojętnianie: kwas + zasada → sól + woda; jego istota to H⁺ + OH⁻ → H₂O.
• Strącanie: reakcja, w której powstaje osad, czyli substancja oznaczona w tabeli literą N.
• Na jony rozpisujemy mocne kwasy, rozpuszczalne zasady i rozpuszczalne sole; wody, osadów i gazów nie rozpisujemy.
• Jony-widzowie występują po obu stronach bez zmian — skreślamy je w zapisie skróconym.
• Sole sodu, potasu, amonu oraz wszystkie azotany(V) są rozpuszczalne — nigdy nie będą osadem.