EFNAFRÆÐI
FELLINGARHVÖRF
Fellingarhvörf eru ein af mörgum tegundum efnahvarfa. Fellingarhvörf falla undir flokk sem heitir tvöföld skiptihvörf, hér förum við þó bara yfir hvörf tveggja jónaefna í vatnslausnum. Í fellingarhvörfum myndast fast efni og þá er sagt að úrfelling eða felling hafi átt sér stað í lausninni. Fasta efnið sem myndast er oftast kallað botnfall. Í fellingarhvörfum er venjulega blandað saman tveimur efnum sem innihalda auðleyst jónaefni og svo er spáð fyrir um hvaða myndefni það er sem myndar botnfallið.
Almennur ritháttur fyrir fellingarhvörf:
ALMENNUR RITHÁTTUR
Þessi ritháttur hér fyrir ofan sýnir hvernig hvarfefnin hafa skipt á mótstæðri jón. Þarna eru A og B katjónir tveggja jónískra efnasambanda en X og Y eru anjónir þeirra. Við fellingarhvarfið skiptir AX um anjón og myndar AY og BY skiptir um anjón og verður BX og því hefur átt sér stað tvöföld skipting á milli hvarfefnanna.
EFNAJÖFNUR FELLINGARHVARFA
Þegar efnajöfnur fellingarhvarfa eru ritaðar er þar heilmiklar upplýsingar að finna um samsetningu efnasambandanna sem blandað er saman. Mikilvægt er að gera sér grein fyrir að rithátturinn (aq) felur í sér að jónaefnið er á jónaformi í lausninni. Þegar efnajöfnur fellingarhvarfa eru skoðaðar má sjá að jónirnar í efnablöndunni taka ekki allar þátt í efnahvarfinu. Þær jónir sem ekki taka þátt, og eru eins beggja vegna hvarförvarinnar í jónajöfnunni, kallast áhorfenda jónir.
NETTÓ JÓNAJÖFNUR
Í efnafræði er oft spurt um svokallaðar nettó jónajöfnur. Fyrsta skrefið í að rita upp nettó jónajöfnur er að rita upp stillta efnajöfnu með þeim efnasamböndum sem eru til staðar. Næsta skref er að endurrita efnajöfnunna sem sýnir allar þær jónir sem eru til staðar frá þeim efnasamböndum sem voru í upphaflegu jónajöfnunni. Þriðja skrefið í þessu ferli er að auðkenna og strika út áhorfendajónir sem ekki taka beinan þátt í efnahvarfinu. Seinasta skrefið er svo að rita upp nettó jónajöfnu með þeim efnum sem eftir standa úr skrefi 3.
DÆMI
Dæmi 1
Spáðu fyrir um hvort eftirfarandi jónaefni séu auðleyst eða torleyst. (Hér er gott að hafa töfluna um leysni salta sem er í aukaefninu til hliðsjónar).
a. Na+Cl-
b. PbSO4
c. Fe+OH-
d. Na2S
Lausn:
a. Cl jónin myndar auðleyst salt með undantekningum sem eiga ekki við hér. Saltið er því auðleyst.
b. Súlfat jónin myndar auðleyst sölt en myndar torleyst salt ef blý er til staðar og því er saltið torleyst.
c. OH- jónin myndar torleyst salt með undantekningum sem eiga ekki við hér. Saltið er því torleyst.
d. Súlfíð jónin myndar torleyst sölt en myndar auðleyst salt ef natríum er til staðar og því er saltið auðleyst.
Dæmi 2
Spáðu fyrir um það hvort það myndist botnfall þegar blandað er saman eftirfarandi lausnum. Ef botnfall myndast, ritaðu þá stillta efnajöfnu fyrir hvarfið:
a. BaCl2 (aq) + K2SO4 (aq) ->
b. AgNO3 (aq) + CaBr2 (aq) ->
Lausn:
a. SO4 jónin myndar auðleyst sölt nema til staðar sé m.a. barínjón. SO4 jónin myndar því botnfall með barínjóninni. Stillt efnajafna fyrir hvarfið er:
BaCl2 (aq) + K2SO4 (aq) -> SO4Ba (s) + Cl2K2 (aq)
b. Brómjónin myndar auðleyst sölt nema til staðar sé m.a. silfurjón. Silfurjónin myndar því botnfall með brómíð jóninni. Stillt efnajafnajafna fyrir hvarfið er:
AgNO3 (aq) + CaBr2 (aq) -> 2 AgBr (s) + Ca(NO3)2 (aq)
Dæmi 3
Ritaðu efnajöfnu, jónajöfnu og nettó jónajöfnu þegar blandað er saman vatnslausnum af kalsíum klóríði og natríum karbónati.
Lausn:
Við byrjum á því að rita upp efnajöfnu fyrir upplausn efnasambandsins í vatni
CaCl2 (aq) + Na2CO3 (aq) -> CaCO3 (s) + 2 NaCl (aq)
Jónajafnan verður því: Ca2+ (aq) + 2 Cl- (aq) + 2 Na+ (aq) + CO3- (aq) -> CaCO3 (s) + 2 Na+ (aq) + 2 Cl- (aq)
Til þess að fá út nettó jónajöfnuna, strikum við út efni sem koma fyrir beggja vegna hvarförvar og eru á sama fasa.
Ca2+ (aq) + 2 Cl- (aq) + 2 Na+ (aq) + CO3- (aq) -> CaCO3 (s) + 2 Na+ (aq) + 2 Cl- (aq)
Þá fæst nettó jónajafnan Ca2+ (aq) + CO32- (aq) -> CaCO3 (s)