1. Reakcje kwaów i zasad to reakcje zobojętniania

Nazwa zobojętnianie wywodzi się z odczynu (pH^[1]) roztworu. Skoro łączymy kwas z zasadą, to łączymy ze sobą coś kwasowego (kwaśny odczyn) i coś zasadowego (zasadowy odczyn), a więc coś co nam powstaje będzie miało odczyn obojętny^[2]. Taką reakcję nazywamy także neutralizacją. Ogólny schemat reakcji wygląda następująco :

kwas + zasada ⟶ sól + H₂O

Bardzo istotna jest umiejętność zapisania powyższej reakcji w formie jonowej skróconej. Jak już wiemy, przedstawia ona esencję reakcji, a więc to co jest najważniejsze. Przykładowo nie interesuje mnie to, że zagotowałeś mleko, wsypałeś proszek, zacząłeś mieszać i trochę znowu gotować, tylko interesuje mnie to, że… zrobiłeś budyń! To jest właśnie różnica pomiędzy zapisem jonowym skróconym, a cząsteczkowym.

W reakcji zobojętnienia liczy się to, że dodaję coś kwasowego (co ma jon H⁺) z czymś zasadowym (typowo, coś co ma OH^ー) i powstaje mi coś obojętnego, czyli H₂O.

Zapis cząsteczkowy	Zapis jonowy skrócony
Gotuję mleko, wsypuję proszek, mieszam, dalej gotuję, wylewam do miski.	Zrobiłem budyń – smacznego!
HCl + NaOH ⟶ NaCl + H2O	H+ + OHー ⟶ H2O

Ja doskonale wiem, że Wy prawdopodobnie nie lubicie zapisu jonowego skróconego, bo ja sam też go nie lubiłem. To chyba jest tak jak ze smakami niektórych rzeczy, jak whisky, że trzeba do tego ,,dorosnąć”. Nie musisz jednak czekać parę lat (jak z whisky) – wystarczy ćwiczyć, ćwiczyć, ćwiczyć (i tej rady nie przenoś akurat do degustacji whisky)!

2. Mocny kwas + mocna zasada

To najprostszy przypadek z jakim możemy mieć do czynienia. Zróbmy go na dwóch przykładach :

HClO₄ + KOH ⟶ KClO₄ + H₂O

Zapis cząsteczkowy	HClO4 + KOH ⟶ KClO4 + H2O
Zapis jonowy	(H+ + ClO4ー) + (K+ + OHー) ⟶ (K+ + ClO4ー) + H2O*
Zapis jonowy skrócony	H+ + OHー ⟶ H2O

2HNO₃ + Ba(OH)₂ ⟶ Ba(NO₃)₂ + 2H₂O

Zapis cząsteczkowy	2HNO3 + Ba(OH)2 ⟶ Ba(NO3)2 + 2H2O
Zapis jonowy	(2H+ + 2NO3ー)+ (Ba2+ + 2OHー) ⟶ (Ba2+ + 2NO3ー) + 2H2O
Zapis jonowy skrócony	2H+ + 2OHー ⟶ 2H2O* co skracamy do : H+ + OHー ⟶ H2O

*Komentarz co do zapisu jonowego – woda nie dysocjuje (lub dysocjuje w bardzo słabym stopniu), zatem nie rozpisujemy jej na jony w zapisie jonowym.

3. Słaby kwas + mocna zasada

Zareagujmy ze sobą słaby kwas fluorowodorowy z wodorotlenkiem sodu, który jest oczywiście mocną zasadą :

HF + NaOH ⟶ NaF + H₂O

Zapis cząsteczkowy	HF + NaOH ⟶ NaF + H2O
Zapis jonowy	HF + (Na+ + OHー) ⟶ (Na+ + Fー) + H2O*
Zapis jonowy skrócony	HF + OHー ⟶ Fー + H2O

*Komentarz co do zapisu jonowego – woda nie dysocjuje (lub dysocjuje w bardzo słabym stopniu), zatem nie rozpisujemy jej na jony w zapisie jonowym. Podobnie postępujemy ze słabym kwasem, czyli HF − również nie rozpisujemy go na jony.

4. Mocny kwas + słaba zasada

Zmieszajmy ze sobą mocny kwas solny i słabą zasadę w postaci amoniaku :

HCl + NH₃ ⟶ NH₄Cl

Zapis cząsteczkowy	HCl + NH3 ⟶ NH4Cl
Zapis jonowy	(H+ + Clー) + NH3 ⟶ (NH4+ + Clー)
Zapis jonowy skrócony	H+ + NH3 ⟶ NH4+

Mamy wreszcie jakiś wyjątek − nie wszystkie reakcje zobojętnienia będą wiązały się z powstawaniem wody. Zwróć uwagę natomiast, że zapis jonowy skrócony naprawdę fajnie pokazuje tutaj co jest kwasem, a co jest zasadą. Inaczej mówiąc, widać, że amoniak przyjmuje proton i jest zasadą Bronsteda.

*Komentarz co do zapisu jonowego – amoniak jako słaba zasada nie dysocjuje i dlatego nie rozpisujemy go na jony.

5. Słaby kwas + słaba zasada

I ostatni przypadek, który nam został to połączenie dwóch słabych elektrolitów :

HF + NH₃ ⟶ NH₄Cl

Zapis cząsteczkowy	HF + NH3 ⟶ NH4Cl
Zapis jonowy	HF + NH3 ⟶ NH4+ + Clー
Zapis jonowy skrócony	HF + NH3 ⟶ NH4+ + Clー

*Komentarz co do zapisu jonowego – tutaj jedynym związkiem, który będzie dysocjować jest powstała sól.

6. Kwas + zasada, która jest nierozpuszczalna

To oczywiście sztucznie wyodrębniony przypadek, bo reakcja niczym się tutaj specjalnym nie wyróżnia. Będziemy zatem roztwarzać osad (trudnorozpuszczalny wodorotlenek) w kwasie. Zatem, aby opracowanie było kompletne, to użyjemy zarówno mocnego jak i słabego kwasu. Pamiętaj, aby korzystać z tabeli rozpuszczalności!

Rozpatrzymy reakcję wodorotlenku magnezu z mocnym kwasem solnym oraz słabym kwasem fluorowodorowym :

Zapis cząsteczkowy	Mg(OH)2 + 2HCl ⟶ MgCl2 + 2H2O
Zapis jonowy	Mg(OH)2 + (2H+ + 2Clー) ⟶ (Mg2+ + 2Clー) + 2H2O*
Zapis jonowy skrócony	Mg(OH)2 + 2H+ ⟶ Mg2+ + 2H2O

*Komentarz co do zapisu jonowego – wodorotlenku magnezu nie rozpisujemy na jony, ponieważ jest on trudnorozpuszczalny (nie dysocjuje).

Zapis cząsteczkowy	Mg(OH)2 + 2HF ⟶ MgF2 + 2H2O
Zapis jonowy	Mg(OH)2 + 2HF ⟶ (Mg2+ + 2Fー) + 2H2O*
Zapis jonowy skrócony	Mg(OH)2 + 2HF ⟶ (Mg2+ + 2Fー) + 2H2O

*Komentarz co do zapisu jonowego – wodorotlenku magnezu nie rozpisujemy, podobnie jak słabego kwasu HF.

7. W niektórych reakcjach kwas + zasada wydziela się gaz

To jest bardzo ważny moment, bardzo lubią się na maturze pojawiać właśnie te reakcje!

Klasycznym przykładem jest reakcja węglanu wapnia z kwasem solnym. Jak najbardziej naturalne może wydawać Ci się, że powinniśmy zapisać ją w następujący sposób :

CaCO₃ + 2HCl ⟶ CaCl₂ + H₂CO₃

I faktycznie tak powinna przebiegać ta reakcja, po prostu okazuje się, że kwas węglowy jest bardzo nietrwały i ulega on reakcji rozkładu do H₂O + CO₂. Być może już to wiedziałeś, dlatego spróbuję zaciekawić Cię tym, że nawet da się to wyjaśnić^[3] ! W rzeczywistości reakcja biegnie tak :

CaCO₃ + 2HCl ⟶ CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Dla Twojej wygody, podsumujemy wszystkie takie ,,wyjątki”, które musisz znać, a które lubią się pojawiać w maturalnych zadaniach :

Anion obecny w związku	Reakcja w formie jonowej skróconej	Wydzielający się gaz
CO32ー	CO32ー + 2H+ ⟶ (H2CO3) ⟶ CO2↑ + H2O	CO2
HCO3ー	HCO3ー + H+ ⟶ (H2CO3) ⟶ CO2 ↑ + H2O	CO2
SO32ー	SO32ー + 2H+ ⟶ (H2SO3) ⟶ SO2↑+ H2O	SO2
HSO3ー	HSO3ー + H+ ⟶ (H2SO3) ⟶ SO2 ↑ + H2O	SO2
CNー	CNー + H+ ⟶ HCN ↑	HCN
S2ー	S2ー + 2H+ ⟶ H2S↑	H2S

Jeszcze mamy jeden wyjątek, kiedy dodajemy wodorotlenek do związku, który zawiera jon amonowy! Związek jak ,,wodorotlenek amonu” nie istnieje i należy go rozbić w analogiczny sposób jak rozbijaliśmy kwas węglowy.

Kation obecny w związku	Reakcja w formie jonowej skróconej	Wydzielający się gaz
NH4+	NH4+ + OHー ⟶ NH3 ↑ + H2O	NH3

---

[1] pH mówi nam o tym jak dużo roztworze jest jonów wodorowych, o czym niedługo się dokładnie nauczymy. Można też powiedzieć, że jest ona miarą kwasowości danego związku.

Jeśli pH jest niskie, to roztwór jest kwasowy. Jeśli pH jest wysokie, to roztwór jest zasadowy.

^[2] Nie jest to oczywiście aż tak proste, bo zależy to od ilości kwasu i zasady, które ze sobą łączymy. Zależy to także od tego jakie kwasy i zasady mieszamy ze sobą.

^[3] Kluczem do zrozumienia jest tutaj reguła przekory (inaczej : Le Chateliera-Brauna). Weźmy dwie reakcje :

CaCO₃ + 2HCl ⟶ CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Ca(NO₃)₂ + 2HCl ⟶ CaCl₂ + 2HNO₃

Dlaczego pierwsza reakcja przebiega z utworzeniem CO₂ + H₂O zamiast kwasu H₂CO₃, a druga odwrotnie z utworzeniem HNO₃ zamiast NO₂ + H₂O ?

Główną przyczyną jest to, że CO₂ jest bardzo słabo rozpuszczalny w wodzie. Co to oznacza? A no to, że w 1 litrze (1000 ml) wody rozpuści się zaledwie 1,5 g CO₂. To żałośnie mało! Zatem CO₂, zamiast zostać w tej wodzie, to wydziela się z roztworu w formie gazu (w temperaturze pokojowe dwutlenek węgla jest normalnie gazem).

Z reguły przekory wiemy, że jeśli wydziela się gaz po stronie produktów, to mocno pcha to reakcję w prawą stronę.