Oppimistavoitteet
- Määrittele molekyyli- ja ioniyhtälöt.
- Anna esimerkkejä molekyyli- ja ioniyhtälöistä.
”Vain vähän sadetta…”
Yksi teollistuneen yhteiskuntamme valitettavista sivutuotteista on happosade. Hiilen poltosta peräisin oleva rikkidioksidi ja ajoneuvojen päästöistä peräisin olevat typpioksidit muodostavat molemmat happoja. Kun nämä hapot reagoivat kalkkikiven (kalsiumkarbonaatin) kanssa, tapahtuu reaktioita, jotka liuottavat kalkkikiveä ja vapauttavat vettä ja hiilidioksidia. Ajan kuluessa rakenteille aiheutuu vakavia vaurioita.
Molekyylien ja ionien yhtälöt
Kun ioniset yhdisteet liukenevat veteen, polaariset vesimolekyylit hajottavat kiinteän kideruudukon, jolloin hydratoidut ionit jakautuvat tasaisesti veteen. Tätä prosessia kutsutaan dissosiaatioksi, ja se on syy siihen, että kaikki ioniyhdisteet ovat vahvoja elektrolyyttejä. Kun kaksi erilaista veteen liuotettua ioniyhdistettä sekoitetaan keskenään, tiettyjen hydratoituneiden ioniparien välillä voi tapahtua kemiallinen reaktio.
Tarkastellaan kaksoiskorvausreaktiota, joka tapahtuu, kun natriumkloridiliuos sekoitetaan hopeanitraattiliuokseen.
Tämän reaktion liikkeellepaneva voima on hopeakloridin sakan muodostuminen.
Kuva 1. Valkoinen hopeakloridisakka muodostuu välittömästi, kun hopeanitraattiliuosta lisätään natriumkloridiliuokseen. Kuva Wikimedia.
Tätä kutsutaan molekyyliyhtälöksi. Molekyyliyhtälö on yhtälö, jossa yhdisteiden kaavat kirjoitetaan ikään kuin kaikki aineet olisivat olemassa molekyyleinä. On kuitenkin parempi tapa osoittaa, mitä tässä reaktiossa tapahtuu. Kaikki vesiyhdisteet pitäisi kirjoittaa ioneina, koska ne ovat vedessä erillisinä ioneina niiden dissosioitumisen vuoksi.
Tätä yhtälöä kutsutaan ioniyhtälöksi , yhtälöksi, jossa liuenneet ioniyhdisteet esitetään vapaina ioneina.
Jotkut muut kaksoiskorvausreaktiot eivät tuota saostumaa yhtenä tuotteena. Reaktiota voi ohjata myös kaasun ja/tai molekyyliyhdisteen, kuten veden, tuottaminen. Tarkastellaan esimerkiksi natriumkarbonaattiliuoksen ja suolahappoliuoksen (HCl) reaktiota. Reaktiotuotteet ovat vesipitoinen natriumkloridi, hiilidioksidi ja vesi. Tasapainotettu molekyyliyhtälö on:
Ioniyhtälö on:
Yksittäinen korvausreaktio on reaktio, jossa alkuaine korvaa toisen alkuaineen yhdisteessä. Alkuaine on joko kiinteässä, nestemäisessä tai kaasumaisessa tilassa eikä se ole ioni. Alla olevassa esimerkissä kiinteä magnesiummetalli reagoi vesipitoisen hopeanitraatin kanssa muodostaen vesipitoisen magnesiumnitraatin ja hopeametallin.
Tasapainotettu molekyyliyhtälö:
Ioniyhtälö:
Tätyyppistä yksittäiskorvautumisreaktiota sanotaan metallin korvautumiseksi. Muita yleisiä kertakorvausreaktioiden luokkia ovat vedyn korvautuminen ja halogeenin korvautuminen.
Yhteenveto
- Seurantaan on koottu esimerkkejä molekyyli- ja ioniepäyhtälöistä.
Harjoitus
Lue alla olevasta linkistä löytyvää materiaalia ja ratkaise harjoitteluyhtälöt:
www.chemteam.info/Equations/DoubleReplacement.html
Kertaus
- Mitä yhdisteiden perässä olevat pienet kirjaimet tarkoittavat?
- Miksi on tärkeää näyttää kunkin yhdisteen olomuoto?
- Mitä ioniyhtälöt kertovat meille?
Sanasto
- Ioniyhtälö: Yhtälö, jossa liuenneet ioniset yhdisteet esitetään vapaina ioneina.
- Molekyyliyhtälö: Yhtälö, jossa yhdisteiden kaavat kirjoitetaan ikään kuin kaikki aineet olisivat olemassa molekyyleinä.