H4+ + СГ

ион CP — основание, сопряженное кислоте НС1, а ион NH* — кислота, сопряженная основанию NH3.

Существенным в протонной теории является то положение, что вещество проявляет себя как кислота или как основание в зависимости от того, с каким другим веществом оно вступает в реакцию. Важнейшим фактором при этом является энергия связи вещества с протоном. Так, в ряду NH3 —Н20 — HF эта энергия максимальна для NH3 и минимальна для HF. Поэтому в смеси с NH3 вода функционирует как кислота, а в смеси с HF—как основание:

NH3 + Н20 — NHJ + ОН"; HF + Н20 = F~ + Н30+

88. Ионно-молекулярные уравнения. При нейтрализации любой

сильной кислоты любым сильным основанием на каждый моль'

образующейся воды выделяется около 57,6 кДж теплоты:

НС1 + NaOH = NaCl + Н20 +57.53 кДж

HN03 + КОН = KN03 + Н20 +57,61 кДж

Это говорит о том, что подобные реакции сводятся к одному процессу. Уравнение этого процесса мы получим, если рассмотрим подробнее одну из приведенных реакций, например, первую. Перепишем ее уравнение, записывая сильные электролиты в ионной форме, поскольку они существуют в растворе в виде ионов, а слабые'— в молекулярной, поскольку они находятся в растворе преимущественно в виде молекул (вода — очень слабый электролит, см. § 90):

Н+ + СГ + Na+ + ОН" = Na+ + СГ + Н20

Рассматривая получившееся уравнение, видим, что в ходе реакции ионы Na+ и СГ не претерпели изменений. Поэтому перепишем уравнение еще раз, исключив эти ионы из обеих частей уравнения. Получим:

н+ + С1Г = Н20

Таким образом, реакции нейтрализации любой сильной кислоты любым сильным основанием сводятся к одному и тому же процессу— к образованию молекул воды из ионов водорода и гидроксид-ионов. Ясно, что тепловые эффекты этих реакций тоже должны быть одинаковы.

Строго говоря, реакция образования воды из ионов обратима, что можно выразить уравнением

Н+ + 01Г и20

Однако, как мы увидим ниже, вода — очень слабый электролит и диссоциирует лишь в ничтожно малой степени. Иначе говоря, равновесие между молекулами воды и ионами сильно смещено в сторону образования молекул. Поэтому практически реакция нейтрализации сильной кислоты сильным основанием протекает до конца.

При смешивании раствора какой-либо соли серебра с соляной кислотой или с раствором любой ее соли всегда образуется характерный белый творожистый осадок хлорида серебра:

AgX03 + НС1 = AgClJ. + HN03

Ag2S04 + CuCl2 = 2AgClv 4- CuS04

Подобные реакции также сводятся к одному процессу. Для того чтобы получить его ионно-молекулярное уравнение, перепишем, например, уравнение первой реакции, записывая сильные электролиты, как и в предыдуодем примере, в ионной форме, а вещество, находящееся в осадке, в молекулярной:

Ag+ + N03- + Н+ + СГ = AgCl | + Н+ + NOJ

Как видно, ионы Н+ и ИОз" не претерпевают изменений в ходе реакции. Поэтому исключим их и перепишем уравнение еще раз:

Ag+ + Cr = AgCH

Это и есть ионно-молекулярпое уравнение рассматриваемого процесса.

Здесь также надо иметь в виду, что осадок хлорида серебра находится в равновесии с ионами Ag+ и С1~ в растворе, так что процесс, выраженный последним уравнением, обратим:

Ag+ + Cr ^ AgCly

Однако, вследствие малой растворимости хлорида серебра, это равновесие очень сильно смещено вправо. Поэтому можно считать, что реакция образования AgCl из ионов практически доходит до конца.

Образование осадка AgCl будет наблюдаться всегда, когда в одном растворе окажутся в значительной концентрации ионы Ag* и С1~. Поэтому с помощью ионов серебра можно обнаружить присутствие в растворе ионов С1~ и, наоборот, с помощью хлорид-ионов — присутствие ионоз серебра; нон С1~ может служить реактивом на ион Ag+, а ион AgH" — реактивом на нон С1~,

В дальнейшем мы будем широко пользоваться ионно-молеку-лярной формой записи уравнений реакций с участием электролитов.

Для составления ионно-молекулярных уравнений надо знать, какие соли растворимы в воде и какие практически нерастворимы. Общая характеристика растворимости в воде важнейших солей приведена в табл. 15.

Таблица 15. Растворимость важнейших солей в воде

Лкпоиы и катионы Растворимость солен

N03" СГ Растворимы все соли

Растворимы все соли, кроме AgCl, CuCl, РЬС12 и Hg2Cl2

SQ24- Растворимы все соли, кроме EaSO., SrS04 и PbSO.<; растворим CaS04 мало-

сог Из средних солен растворимы только соли натрия, и аммония калия

РОГ То же

Na+, К+, NH+4 Растворимы почти все соли

Ионно-молекулярные уравнения помогают понять особенности протекания реакций между электролитами. Рассмотрим в качестве примера несколько реакций, протекающих с участием слабых кислот и оснований.

Как уже говорилось, нейтрализация любой сильной кислоты любым сильным основанием сопровождается одним и тем же тепловым эффектом, так как она сводится к одному и тому же процессу — образованию молекул воды нз ионов водорода и гидр-оксид-нона. Однако при нейтрализации сильной кислоты слабым основанием, слабой кислоты сильным пли слабым основанием тепловые эффекты различны. Напишем нони