Phản ứng trao đổi ion là gì?

Có rất nhiều phản ứng hóa học giữa các đơn chất và hợp chất trong hóa học để tạo thành các sản phẩm mới. Như phản ứng trung hòa, phản ứng nhiệt, phản ứng kết tủa…. Vậy phản ứng trao đổi ion là gì? Hãy cùng thuvienhoidap.net tìm hiểu loại phản ứng đặc biệt trong hóa học này nha.

Nội dung chính

Định nghĩa phản ứng trao đổi ion là gì?

Phản ứng trao đổi ion là một phản ứng hóa học thuận nghịch, trong đó một ion có nguyên tử hoặc phân tử bị mất hoặc nhận được điện tử và do đó nhận được điện tích từ dung dịch nước được trao đổi cho một ion mang điện tích tương tự gắn với một điện tích dương.

Hay nói một cách đơn giản thì phản ứng ion là phản ứng xảy ra trong dung dịch các chất điện li.

Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch điện li

Điều kiện để phản ứng trao đổi ion xảy ra trong dung dịch chất điện li là khi các ion kết hợp được với nhau và tạo thành ít nhất một trong các chất sau: chất khí, chất điện li yếu hoặc chất kết tủa. Cụ thể điều kiện để phản ứng trao đổi ion xảy ra là:

a – Phản ứng ion tạo chất kết tủa

Cách viết phương trình ion tạo chất kết tủa

Chuyển tất cả các chất vừa dễ tan, vừa điện li mạnh thành ion, các chất khí, kết tủa, điện li yếu để nguyên dưới dạng phân tử. Phương trình thu được gọi là phương trình ion đầy đủ nhất. Phản ứng tạo chất kết tủa thường xảy ra giữa 2 dung dịch muối với nhau hay còn gọi là phản ứng trung hòa.

Ví dụ phương trình ion tạo chất kết tủa

Na₂SO₄ + BaCl₂ -> BaSO₄ ( chất kết tủa) + NaCl

Các hợp chất Na₂SO₄, BaCl₂ đều là các chất dễ tan và phân li mạnh trong nước, cụ thể là:

Na₂SO₄ -> 2Na⁺ + SO4^2-

BaCl₂ -> Ba²⁺ + 2Cl^–

4 ion có thể phân li được trong phản ứng trên thì chỉ có 2 ion là Ba²⁺ và SO4^2- kết hợp được với nhau tạo thành chất kết tủa là BaSO4, nên ta có thể viết thành phương trình rút gọn là:

Ba²⁺ + SO4^2- -> BaSO₄. Đây là phương trình ion rút gọn

Phương trình ion đầy đủ là:

2Na⁺ + SO4^2- + Ba²⁺ + 2Cl^– -> BaSO₄ + 2Na + 2Cl^–

b – Phản ứng ion tạo thành chất điện li yếu

Phản ứng tạo thành nước

Loại phản ứng này thường xảy ra giữa dung dịch axit và bazơ và sản phẩm tạo thành là muối và nước.

Ví dụ phản ứng ion tạo thành chất điện li yếu

NaOH + HCl -> NaCl + H₂O

Ta thấy, NaOH và HCl là hai axit dễ tan và phân li mạnh trong nước, cụ thể là:

NaOH -> Na⁺ + OH^–

HCl -> H⁺ + Cl^–

Phương trình ion thu gọn là:

H⁺ + OH^– -> H₂O

Lưu ý: Phản ứng giữa dung dịch axit và hiđroxit có tính bazơ rất dễ xảy ra vì tạo thành chất điện li yếu là H₂O

Phản ứng tạo thành axit yếu

Ví dụ:

HCl + CH₃COONa -> CH₃COOH + NaCl

Vì 2 dung dịch HCl và CH₃COOH là các chất dễ tan trong nước và có độ phân li mạnh là:

HCl -> H⁺ + Cl^–

CH3COONa -> Na⁺ + CH3COO^–

Trong dung dịch thì các ion H⁺ sẽ kết hợp với các ion CH3COO^– để tạo thành chất điện li yếu là CH3COOH.

Ta có phương trình ion rút gọn là:

H⁺ + CH3COO^– -> CH₃COOH

c – Phản ứng tạo thành chất khí

Nếu trong phản ứng tạo thành chất khí bay hơi thì ta có thể viết thành phương trình ion được.

Ví dụ:Na₂CO₃ + 2HCl -> 2NaCl + CO₂ + H₂O

Ta thấy 2 dung dịch Na₂CO₃ và HCl đều dễ tan trong nước và phân li mạnh:

HCl -> H⁺ + Cl^–

Na₂CO₃ -> Na⁺ + CO3^2-

Các ion H⁺ và CO3^2- trong dung dịch kết hợp với nhau tạo thành axit yếu là H₂CO₃, axit này không tồn tại lâu được mà bị phân hủy thành CO₂ và H₂O

Phương trình ion thu gọn:

2H⁺ + CO3^2- -> CO₂ + H₂O

Phản ứng trao đổi ion của axit, bazơ, muối trong dung dịch chất điện li

Các bạn cần lưu ý những đặc điểm chính sau:

Axit khi tan trong nước sẽ phân li ra ion H⁺
Bazơ khi tan trong nước sẽ phân li ra ion OH^–
Hiđroxit lưỡng tính khi tan trong nước vừa vừa có thể phân li như axit vừa có thể phân li như bazơ.
Hầu hết các muối khi tan trong nước phân li hoàn toàn ra cation kim loại hoặc cation NH4⁺ và anion gốc axit.
Tích số ion của nước là K_H2O = [H⁺].[OH^–] = 1,0.10^-14. Một cách gần đúng có thể coi giá trị của tích số này là hằng số cả trong dung dịch loãng của các chất khác nhau.
Các giá trị [H⁺] và pH đặc trưng cho các môi trường:
Môi trường trung tính: [H⁺] = 1,0. 10^-7M hoặc pH = 7,00
Môi trường axit: [H⁺] > 1,0. 10^-7M hoặc pH < 7,0
Môi trường kiềm: [H⁺] < 1,0. 10^-7M hoặc pH > 7,00
Màu của quỳ tím, phenolphtalein và chất chỉ thị vạn năng trong dung dịch ở các giá trị pH khác nhau.
Phương trình ion rút gọn cho biết bản chất của phản ứng trong dung dịch các chất điện li. Trong phương trình ion rút gọn, người ta loại bỏ những ion không tham gia phản ứng, còn những chất kết tủa, điện li yếu, chất khí được giữ nguyên dưới dạng phân tử.