Vad är en nettojonisk ekvation?

En nettojonisk ekvation är en typ av kemisk ekvation som används för att representera reaktioner som involverar joniska ämnen i lösning, som endast visar de joner som faktiskt är involverade i reaktionen . Anledningen till att den kallas nettojonekvationen är för att alla åskådarjoner elimineras från den totala joniska ekvationen, det vill säga de som, trots att de är en del av de ursprungliga reaktanterna och trots att de är närvarande i lösningen, inte är involverade i kemisk reaktion.

Nettojonekvationerna är en mer trogen representation av vad som faktiskt händer när vi utför en kemisk reaktion mellan joniska föreningar i vattenlösning. När man löser en jonisk förening, såsom ett salt eller en löslig hydroxid, dissocieras dessa genom effekten av lösningsmedlet, som i detta fall är vatten. Som termen antyder, vid dissociation, kan anjonerna och katjonerna i den joniska föreningen reagera separat , helt oberoende av varandra.

Nettojonekvationerna och molekylekvationerna

Nettojonekvationerna är av stor betydelse, eftersom de förenklar representationen av en kemisk reaktion som annars skulle kunna uppfattas som mer komplex än den faktiskt är. Men kemiska ekvationer som inkluderar kompletta joniska ämnen med båda jonerna innan de dissocierar är fortfarande mycket viktiga och behövs för att göra många stökiometriska beräkningar lättare. Dessa reaktioner kallas molekylära reaktioner , eftersom de representerar joniska föreningar med hjälp av formler som motsvarar de neutrala molekylformlerna för kovalenta föreningar.

En molekylär ekvation innehåller den stökiometriska information som är nödvändig för att beräkna massorna av reaktanterna som vi faktiskt kan väga, såväl som massorna av produkterna som vi faktiskt kan erhålla i slutet av reaktionen, när lösningsmedlet har tagits bort.

Vi måste komma ihåg att vi inte kan separera jonerna som bekräftar en jonförening i två olika flaskor. Vi kan till exempel inte ha en flaska som bara innehåller kloridjoner och en annan som bara innehåller natriumkatjoner. Anjoner kommer nödvändigtvis att förknippas med katjoner när de inte är i lösning och kommer därför nödvändigtvis att vägas samman.

Exempel på en nettojonisk ekvation och dess grundläggande egenskaper

Ett illustrativt exempel på en nettojonisk ekvation kan skrivas för reaktionen mellan kaliumpermanganat (KMnO ₄ ) och natriumjodid (NaI), som producerar molekylär jod (I ₂ ) och mangan (IV) oxid (MnO ₂ ) i basiskt medium. Den molekylära ekvationen för denna reaktion ges av:

I det här fallet verkar den molekylära ekvationen antyda att kaliumjoner på något sätt är involverade i den kemiska reaktionen av oxidationsreduktion. Så är dock inte fallet. När nettojonekvationen för samma kemiska reaktion skrivs blir resultatet:

Som du kan se finns kaliumjonen ingenstans. Anledningen är att kalium är en åskådarjon. De ämnen som faktiskt deltar i den kemiska reaktionen och som innehåller de atomer som ändrar oxidationstillstånd under oxidations-reduktionsreaktionen är egentligen permanganatjonen (MnO 4 – ) _och ^jodidjonen (I ^– ).

Det här exemplet belyser några grundläggande egenskaper hos nettojoniska ekvationer:

• Alla inblandade kemiska arter måste återspegla deras aggregationstillstånd, utan undantag. Dessa tillstånd kan vara fasta (s), flytande (l), gasformiga (g) eller i vattenlösning (aq).
• Alla joniska arter måste ha sin respektive elektriska laddning.
• Åskådarjoner ingår inte i ekvationen.
• Det inkluderar alla neutrala reagenser som initialt är i fast eller flytande eller gasformigt tillstånd och inte är lösligt i vatten, eller något som är lösligt men inte dissocierar när det löses upp.
• Även inkluderad är varje fast, flytande eller gasformig produkt som bildas under reaktionen och som uppfyller samma villkor som ovan.

Steg för att skriva en nettojonisk ekvation

Nettojoniska ekvationer kan erhållas på olika sätt beroende på vilken typ av kemisk reaktion det handlar om. Till exempel, i fallet med oxidationsreduktionsreaktioner, kan deras nettojoniska ekvationer erhållas från ekvationsanpassningsprocessen genom elektronjonmetoden.

Ett annat sätt att få en nettojonisk ekvation är från respektive molekylekvationer. Detta avsnitt visar hur man får nettojonekvationen från den anpassade molekylekvationen. För tillämpningen av stegen tar vi som exempel reaktionen mellan kalciumnitrat och natriumfosfat för att producera kalciumfosfat och natriumnitrat.

Steg #1 – Skriv molekylekvationen och anpassa den

Det första steget är att skriva ekvationen och anpassa eller balansera den som om alla inblandade ämnen var molekylära föreningar. I varje fall måste aggregationstillståndet för varje förening identifieras.

Vid denna tidpunkt måste löslighetsreglerna beaktas för att bestämma om varje jonförening är en stark eller svag elektrolyt. Detta gör det möjligt att identifiera vilka som kommer att lösas upp (och därför dissocieras) och vilka som inte kommer att göra det. Några regler för att tilldela dessa aggregeringslägen är:

• Molekylära föreningar dissocierar inte i vattenlösning. Om de är lösliga i vatten, placeras underskriften (ac), annars placeras deras respektive fysiska tillstånd, vare sig det är fast, flytande eller gasformigt.
• Alla alkalimetallsalter (Li, Na, K, Rb och Cs) och ammonium (NH ₄ ⁺ ) är lösliga i vatten och är starka elektrolyter, så de är märkta (aq).
• Alla nitrater och perklorater är lösliga i vatten och är starka elektrolyter, så de är märkta (aq).
• Med undantag för bly (II) och bariumsulfat är alla sulfater lösliga, så de placeras (aq).
• Klorider, bromider och jodider förutom silver, bly(II) eller kvicksilver(II) är lösliga.
• De flesta fosfater, karbonater, kromater, silikater, sulfider och hydroxider är olösliga och är även fasta vid rumstemperatur, så de placeras (s).

För reaktionen mellan kalciumnitrat och natriumfosfat är den ojusterade molekylära reaktionen:

Som man kan se i det här fallet är kalciumnitrat lösligt (eftersom det är ett nitrat), vilket är anledningen till att vi placerar det (ac). Natriumfosfat också, eftersom det är ett salt av natrium, som är en alkalimetall. På produktsidan är kalciumfosfat olösligt i vatten och är fast vid rumstemperatur, varför vi lägger (s) på det. Slutligen är natriumnitrat också en stark elektrolyt, så det kommer att lösas upp och dissocieras.

Nu justerar vi ekvationen för att erhålla den balanserade molekylära ekvationen:

Steg #2 – Omslut dem inom parentes, dissociera alla starka elektrolyter

Detta steg försöker representera varje elektrolyt i lösning på det verkliga sättet som den finns i den: fullständigt dissocierad av lösningsmedlets solvatiseringseffekt. Anledningen till att den placeras inom hakparenteser är att säkerställa att antalet joner multipliceras med vilken stökiometrisk koefficient som hela saltet kan ha.

Denna kemiska ekvation kallas den totala eller fullständiga joniska ekvationen.

Steg #3 – Multiplicera alla stökiometriska koefficienter för att ta bort konsolerna

Detta är steget innan nettojonekvationen erhålls.

Steg #4 – Ta bort alla åskådarjoner från ekvationen

När detta steg är slutfört kommer vi att ha den nettojoniska ekvationen. I fallet med vårt exempel innebär detta att man tar bort natrium- och nitratjonerna på båda sidor av ekvationen, och identifierar dem som åskådarjonerna i denna kemiska reaktion. Slutligen är nettojonekvationen som vi letar efter:

Referenser

Chang, R. (2021). Chemistry (11: ^{e upplagan} ). MCGRAW HILL UTBILDNING.

Molekylära, kompletta joniska och nettojoniska ekvationer (artikel) . (nd). Khan akademin. https://en.khanacademy.org/science/ap-chemistry-beta/x2eef969c74e0d802:chemical-reactions/x2eef969c74e0d802:net-ionic-equations/a/complete-ionic-and-net-ionic-equations

Juncker, M., PhD. (2021, 1 juni). Hur man skriver en nettojonisk ekvation . wikihow. https://www.wikihow.com/Write-a-Net-Ionic-Equation

Ämne 7: Jämvikt i vattenfas. Nederbördsreaktioner . (nd). Granadas universitet. http://www.ugr.es/~mota/QG_F-TEMA_7-2017-Equilibrios_de_solubilidad.pdf

Youngker, A. (2018, 1 februari). Hur man skriver nettojonekvationen för CH3COOH när den reagerar med NaOH . Geniusland. https://www.geniolandia.com/13114959/how-to-write-the-ionic-equation-net-for-the-ch3cooh-when-it-reacts-with-the-naoh