Phản ứng trao đổi ion là phản ứng xảy ra khi những chất tham gia phản ứng trao đổi ion với nhau.
II. Các dạng [nếu có] của phản ứng trao đổi ion
Muối + Axit → Muối mới + Axit mới Muối + Bazơ → Muối mới + Bazơ mới
Muối + Muối → Muối mới + Muối mới
Hidroxit không tan + dung dịch H+ → dung dịch muối + H2O [chất điện li yếu]
Dung dịch axit + dung dịch bazơ → Dung dịch muối + H2O [chất điện li yếu]
III. Điều kiện để phản ứng trao đổi ion xảy ra [Định luật Bertholet]
Phản ứng trao đổi ion xảy ra khi và chỉ khi có ít nhất một loại sản phẩm phản ứng là chất kết tủa, chất bay hơi, chất không bền hay chất điện li yếu nghĩa là những sản phẩm này hoàn toàn hoàn toàn có thể tự tách ra khỏi dung dịch hay trở thành dung môi là H2O. Ví dụ:1. [Ag+ + NO3-] + [H+ + Cl-] → AgCl↓ + [H+ + NO3-]Phương trình ion thu gọn: Ag+ + Cl- → AgCl↓2. [2Na+ + S2- ] + 2[H+ + Cl-] → 2[Na+ + Cl-] + H2S↑
Phương trình ion thu gọn: 2H+ + S2- → H2S↑
IV. Tổng kết phản ứng axit-bazơ hay phản ứng trung hoà và phản ứng trao đổi
Bản chất ion của phản ứng trung hòa và phản ứng trao đổi ion – Các cặp ion đối kháng [gây phản ứng] và những cặp ion không đối kháng [không gây phản ứng].
Phản ứng trung hoà và phản ứng trao đổi ion có chung một bản chất, đó là phản ứng giữa hai ion ngược dấu để tạo ra một chất kết tủa, một chất bay hơi, một chất không bền hay một chất điện ly yếu, hai ion nguợc dấu này đã triệt tiêu tính chất của nhau, cùng nhau tách khỏi thiên nhiên và môi trường phản ứng. Ta có thể gọi cặp ion ngược dấu gây ra phản ứng trung hoà và phản ứng trao đổi ion là một cặp ion đối kháng, bởi lẽ hai ion đối kháng này không thể nào đồng thời tồn tại trong cùng một dung dịch [“không đội trời chung”], vì khi chúng gặp nhau thì đã triệt tiêu lẫn nhau và gây ra những phản ứng đặc hiệu cùng nhau tách khỏi môi trường phản ứng [đặc hiệu có nghĩa là đặc trưng và kèm theo tín hiệu như tạo kết tủa, dung dịch sôi, bốc mùi khai, mùi trứng thối…], như vậy hai ion đối kháng còn là thuốc thử của nhau hoặc dùng để tách nhau ra khỏi dung dịch.Ví dụ:– Ion H+ thì đối kháng với OH-, với CO32-, với SO32-, hay S2-.– Ion Cl-,Br- cùng đối kháng với Ag+, với Pb2+.– Ion SO42- đối kháng với Ba2+, Pb2+.– Ion OH- đối kháng với mọi cation ngoại trừ những cation sắt kẽm sắt kẽm sắt kẽm sắt kẽm sắt kẽm sắt kẽm sắt kẽm kim loại kiềm và 3 cation kim loại kiềm thổ.– Anion CO32-, SO32-,PO43- thì đối kháng với hầu hết cation, ngoại trừ những cation kim loại kiềm [Na+,K+,..] và NH4+.Hai ion ngược dấu nhưng không đối kháng thì khi gặp nhau sẽ không có phản ứng và chúng có thể đồng thời tồn tại trong cùng một dung dịch. Ví dụ: Anion NO3- không đối kháng với mọi cation.Các cation kim loại kiềm thì không đối kháng với mọi anion.
Nhưng hai ion đã đối kháng thì khi gặp nhau nhất định phải xảy ra phản ứng dù rằng một trong hai ion đối kháng đó đang ở trạng thái hợp chất rắn không tan trong nước hay ở trạng thái ion đa nguyên tử.
Ví dụ: CaCO3 + 2H+ → Ca2+ + H2O + CO2↑
Cu[OH]2+ 2H+ → Cu2+ + 2H2O HCO3- + H+ → H2O + CO2 ↑ HCO3- + OH- → H2O + CO32-
Chú ý quan trọng: Điện tích luôn luôn Open hoặc mất đi từng cặp có giá trị bằng nhau nhưng ngược dấu.
Trong dung dịch những chất điện ly hay chất điện ly nóng chảy thì tổng số đơn vị điện tích dương của những cation bằng tổng số đơn vị điện tích âm của những anion.
– Thuật ngữ “ion đối kháng “ là thuật ngữ y khoa và phòng thí nghiệm hóa phân tích dùng để chỉ hai ion đối dấu và có gây phản ứng với nhau.
V. Sự thủy phân của muối trung hoà
Nước nguyên chất là môi trường trung tính có pH = 7, nhưng khi ta hoà tan muối trung hoà vào nước thì một lượng nhỏ anion hay cation của muối trung hoà có thể phản ứng với nước để giải phóng thêm H+hay OH- làm cho pH thay đổi. Ta phân biệt 4 trường hợp sau:
1. Muối trung hoà tạo bởi axit và bazơ đều mạnh thì không bị thủy phân, dung dịch trung tính; có pH = 7.
Ví dụ: Muối NaCl, Na2SO4, KNO3, KCl…Giải thích: Na+, K+ là hai cation của bazơ mạnh, Cl-, NO3-, SO42- là ba anion của ba axit mạnh.
Tất cả đều là những anion, cation trung tính nên không có phản ứng với H2O tức là không bị thuỷ phân: pH = 7
2. Muối trung hoà tạo bởi bazơ mạnh và axit yếu thì bị thủy phân một phần tạo ra dung dịch có tính bazơ: pH > 7.
*Khi hầm xương, nấu cháo gạo lức, nấu bánh chưng, bánh ú tro… ta thường trộn vào nếp hay thêm vào nước một tí muối NaHCO3 [xô-đa ăn] hay nước tro [K2CO3] khi đó ta đã thủy phân protit của xương, hay thủy phân tinh bột trong môi trường kiềm [OH-].