観客イオン: 定義と例

スペクテーター イオンは、反応がイオン方程式の形式で記述されている場合に、反応物間および反応生成物に現れる電気的に帯電した化学種です。言い換えれば、それらは化学反応中にいかなるタイプの変換も受けませんが、化学反応中に存在するイオンです。

イオン化合物が関与する化学反応では、溶液中に存在する一部のイオンのみに直接介入するのが一般的です。化学反応に直接関与しないものは、スペクテーター イオンです。

化学反応でスペクテーター イオンを認識する方法

分子方程式の形でイオン化合物間の化学反応を表す場合、スペクテーター イオンをすばやく認識するのは難しい場合があります。実際、どのイオンが反応に関与しているかを認識することさえ困難な場合があります。

分子方程式とは、あたかもそれらがすべて分子化合物であるかのように、すべての種が経験的または中立的な分子式によって表される化学方程式です (ただし、イオン化合物はもちろん分子化合物ではありません)。分子方程式には、化学量論的計算を容易にするという利点がありますが、イオン間の反応が実際にどのように起こるかを誤って表現しています。このために、イオン方程式と正味のイオン方程式である化学方程式の他の 2 つのタイプがあります。

全イオン式と正味イオン式

反応がそのイオン方程式とその正味のイオン方程式の形式で記述されている場合、スペクテーター イオンの特定は非常に簡単です。これは、スペクテーター イオンが単純に全イオン方程式に現れるものであり、正味のイオン方程式には現れないためです。

正味のイオン方程式を書く手順

_{イオン方程式の書き方とスペクテーター イオンの認識方法を示すために、例として、硝酸鉛 (I​​I) (Pb(NO 3 ) 2 )と}ヨウ_{化カリウム}(KI)の間の反応を考えて、ヨウ化鉛 (II) (PbI ₂ ) は固体で沈殿し、硝酸カリウム (KNO ₃ ) は溶液中に残ります。

以下は、この反応およびその他の反応の正味のイオン方程式を取得し、その過程で関与するスペクテーター イオンを認識するための手順です。

• ステップ 1:分子方程式を書き、バランスを取る

使用している例の場合、反応は次のとおりです。

• ステップ 2:溶液中のすべてのイオン性化合物を括弧で囲んで構成イオンに分けます。これは、固体状態のイオン化合物では行われません。

この例では、硝酸鉛(II)、硝酸カリウム、およびヨウ化カリウムをイオン化する必要があります。これらはすべて溶液中にあるためです (下付き文字 ac) が、固体状態であるため、ヨウ化鉛 (II) ではありません)。

• ステップ 3:すべてのイオンに化学量論係数を掛けて、全イオン方程式を取得します。

このステップの目的は、ブラケットを取り外し、すべてのイオンを分離して、実際には溶液中にあるため、個別に書き込むことです。

これは、反応の全体的なイオン方程式です。化学反応中に存在するすべてのイオンを表示します。青色で強調表示されたイオン (カリウムおよび硝酸イオン) は、反応物と未変化の生成物の両方に現れることに注意してください。

• ステップ 4:反応物および生成物中のすべての繰り返しイオンをキャンセルまたは削除します。

この場合、それは全イオン方程式で青色で強調表示されたイオン、つまりカリウムイオンと硝酸イオンです。

これは、反応の正味のイオン方程式を表し、したがって、実際に起こっている化学反応、すなわち固体のヨウ化鉛 (II) としての鉛 (II) およびヨウ化物イオンの沈殿を示しています。

正味のイオン方程式と総イオン方程式の違いを観察すると、スペクテーター イオンの概念がより明確になります。カリウムイオンと硝酸イオンは化学反応に関与せず、鉛とヨウ化物のみが関与します。

ただし、鉛 (II) イオンのみを含む溶液と、ヨウ化物イオンのみを含む別の溶液を混合して、正味のイオン方程式で示される反応を起こすことはできません。溶液中に鉛(II)イオンを含むためには、溶液の中性を維持する対イオンが必ず存在しなければなりません。今回は硝酸イオン。同じことがヨウ化物イオンとカリウムイオンでも起こります。

観客イオンの例

以下は、スペクテーターイオンが全イオン方程式によって識別されるイオン化合物間の化学反応のいくつかの追加の例です。

例1：塩化バリウムと硫酸ナトリウムの反応

バランスの取れた分子方程式は次のとおりです。

全イオン方程式は次のとおりです。

正味のイオン方程式は次のとおりです。

この場合のスペクテーター イオンは、ナトリウム カチオン (Na ⁺ ) と塩化物アニオン (Cl ^– ) です。

例2：硝酸カルシウムとリン酸カリウムの反応

バランスの取れた分子方程式は次のとおりです。

全イオン方程式は次のとおりです。

正味のイオン方程式は次のとおりです。

この場合のスペクテーター イオンは、カリウム カチオン (K ⁺ ) と硝酸アニオン (NO ₃ ^– ) です。

実施例3：亜鉛と硫酸銅(II)の酸化還元反応

バランスの取れた分子方程式は次のとおりです。

全イオン方程式は次のとおりです。

正味のイオン方程式は次のとおりです。

この場合、スペクテーター イオンは硫酸陰イオン (SO ₄ ^– ) だけです。

実施例4：塩酸による金属マグネシウムの溶解

バランスの取れた分子方程式は次のとおりです。

全イオン方程式は次のとおりです。

正味のイオン方程式は次のとおりです。

この場合、スペクテーター イオンは塩化物イオン (Cl ^– ) だけです。

参考文献

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• Chang、R.、Manzo、Á。R.、ロペス、PS、およびヘランツ、ZR (2020)。化学（第10版）。ニューヨーク州ニューヨーク市: MCGRAW-HILL。
• 化学方程式を書き、バランスをとる。（2020年10月30日）。https://espanol.libretexts.org/@go/page/1818から取得
• カーン アカデミー (nd)。正味のイオン方程式と完全なイオン方程式。https://es.khanacademy.org/science/ap-chemistry-beta/x2eef969c74e0d802:chemical-reactions/x2eef969c74e0d802:net-ionic-equations/a/complete-ionic-and-net-ionic-equationsから取得