Scrittura delle equazioni ioniche nette
Le equazioni ioniche nette sono utili in quanto mostrano solo le specie che partecipano realmente a
una reazione chimica. Per essere in grado di scrivere le equazioni ioniche nette bisogna conoscere
gli ioni monoatomici e poliatomici e le regole di solubilità.
Reazioni di precipitazione
Iniziamo scrivendo l’equazione chimica completa e vediamo come si deriva l’equazione ionica
netta. Prendiamo per esempio la reazione del nitrato di piombo (II) con l’acido cloridrico che
produce cloruro di piombo (II) e acido nitrico:
Questa equazione completa può essere riscritta in forma ionica utilizzando le regole di solubilità e
riconoscendo gli acidi forti. Tutti i nitrati sono solubili; pertanto il nitrato di piombo (II) sarà
dissociato. L’acido nitrico e l’acido cloridrico sono forti e pertanto completamente dissociati.
Invece, il cloruro di piombo (II) è insolubile (tutti i cloruri sono solubili ad eccezione di quelli di
argento, piombo (II), rame (I) e mercurio (I)). Scrivendo l’equazione precedente in forma dissociata
si ottiene:
A questo punto si possono elidere gli ioni che non hanno partecipato alla reazione (ossia gli ioni
nitrato e gli ioni idrogeno che restano invariati alla fine della reazione).
Ciò che resta non è altro che l’equazione ionica netta, ossia l’equazione che mostra solo le specie
che partecipano realmente alla reazione:
Se sono noti i reagenti è possibile predire l’equazione ionica netta. Supponiamo, per esempio, di
dover determinare l’equazione ionica netta della reazione che avviene mescolando soluzioni di
solfato di sodio e bromuro di bario:
Un modo di risolvere questo problema è quello di determinare quali ioni sono presenti in soluzione:
Ba2+, Br–, Na+ e SO42–. Sappiamo che il bromuro di bario è solubile, ma quando gli ioni solfato si
combinano con gli ioni bario si forma un composto insolubile? Gli ioni sodio e gli ioni bario,
essendo entrambi carichi positivamente, si respingono l’un l’altro e quindi ci si aspetta che non
formino alcun composto. D’altro canto, gli ioni solfato e gli ioni bario possono formare facilmente
il solfato di bario. Si tratta ora di capire se il solfato di bario è solubile o insolubile. Secondo le
regole di solubilità, tutti i solfati sono solubili ad eccezione di quelli di stronzio, bario e piombo; i
solfati di calcio e di argento sono solo parzialmente solubili. Quindi, il solfato di bario è insolubile.
Gli ioni sodio dovranno perciò combinarsi con gli ioni bromuro formando bromuro di sodio.
Secondo le regole di solubilità, il bromuro di sodio è solubile (tutti i sali di sodio sono solubili).
Quindi possiamo scrivere l’equazione completa bilanciata:
Come già osservato, questa equazione può essere riscritta mostrando le specie solubili sotto forma
di ioni in soluzione:
A questo punto, possiamo elidere le specie che restano invariate alla fine della reazione, ossia gli
ioni spettatori:
Ciò che resta è l’equazione ionica netta:
Reazioni acido-base
Le equazioni ioniche nette sono spesso applicate anche alle reazioni acido-base. In questo caso, per
scrivere le equazioni ioniche nette, bisogna essere in grado di riconoscere gli acidi e le basi forti e
deboli. Il grado di dissociazione di un acido è determinato dalla sua forza. Per un acido forte la
dissociazione è completa (100%), perciò nell’equazione ionica netta mostreremo l’acido
completamente dissociato nei suoi ioni. Gli acidi deboli non si dissociano significativamente
(solitamente meno del 3%). Nell’equazione ionica netta, gli acidi deboli sono rappresentati come
non dissociati e lo stesso vale per le basi deboli.
Ci sono sei acidi inorganici forti: HCl, HBr, HI, HNO3, HClO4 e H2SO4. Tecnicamente solo la
prima dissociazione dell’acido solforico è forte, la seconda è debole. Tutti gli altri acidi inorganici
sono deboli. Anche gli acidi organici sono deboli; generalmente, nella loro formula molecolare, essi
contengono C, H e O e in particolare il gruppo funzionale carbossilico (COOH o CO2H). Per
esempio, l’acido benzoico (C6H5COOH o HC6H5CO2) è un acido debole. L’ammoniaca (NH3) e le
basi organiche sono deboli; generalmente, nella loro formula molecolare, esse contengono C, H e N
e appartengono spesso a una classe di composti denominati amine. Le amine possono essere
considerate derivati dell’ammoniaca in cui uno o più atomi di idrogeno sono sostituiti da gruppi
organici contenenti carbonio. Per esempio, CH3NH2, metilamina, è una base debole.
I prodotti di una reazione acido-base sono comunemente un sale e l’acqua. Per scrivere
correttamente la formula del sale, è utile ricordare che il catione del sale deriva sempre dalla base,
mentre il suo anione deriva sempre dall’acido. Per ricordare questa regola basta tenere insieme
consonante con consonante e vocale con vocale (catione dalla base, anione dall’acido).
Applichiamo ora questi concetti alla scrittura di equazioni ioniche nette di reazioni acido-base.
Quali saranno le equazioni completa, ionica totale e ionica netta della reazione tra acido nitrico
(HNO3) e idrossido di potassio (KOH)?
Gli ioni in soluzione sono H+, NO3–, K+ e OH–. Il catione della base è lo ione potassio (K+), mentre
l’anione dell’acido è lo ione nitrato (NO3–), perciò il sale che si forma sarà il nitrato di potassio
(KNO3) e l’altro prodotto sarà l’acqua. Poiché tutti i nitrati sono solubili, il nitrato di potassio sarà
dissociato in soluzione acquosa e l’acqua sarà allo stato liquido. La reazione completa bilanciata è
quindi:
Poiché l’acido nitrico è un acido forte, si dissocerà completamente in soluzione. In base alle regole
di solubilità, KOH è un idrossido del gruppo IA e quindi sarà solubile e si dissocerà completamente.
Lo stesso, come abbiamo già visto, vale per il nitrato di potassio. L’acqua è in realtà una specie
molto debole e quindi non la mostreremo dissociata. L’equazione ionica totale sarà:
Eliminando gli ioni spettatori, ossia gli ioni potassio e nitrato:
si ottiene l’equazione ionica netta:
Vediamo che cosa accade nel caso di una reazione acido debole-base forte. Quali saranno le
equazioni completa, ionica totale e ionica netta della reazione tra acido benzoico (HC6H5CO2) e
idrossido di sodio?
Il sale che si forma sarà NaC6H5CO2 (Na+ dalla base e C6H5CO2– dall’acido). Questo sale è solubile
poiché tutti i composti del gruppo IA sono solubili. Perciò l’equazione completa è:
Gli ioni in soluzione sono Na+, OH– e C6H5CO2–. Poiché l’acido benzoico è un acido debole
(contiene carbonio nella sua forma molecolare, è un acido organico), nelle equazioni ioniche totale
e netta lo mostreremo indissociato. L’equazione ionica totale è:
In questo caso solo gli ioni sodio sono spettatori:
Ciò che resta è l’equazione ionica netta:
Guardiamo infine il caso di una reazione acido-base tra una base debole e un acido forte. Quali
saranno le equazioni completa, ionica totale e ionica netta della reazione tra HCl, un acido forte, e la
metilamina (CH3NH2), una base organica debole? Poiché la base non contiene il gruppo OH, in
questo caso non avremo l’acqua come prodotto. La reazione completa sarà:
HCl sarà dissociato essendo un acido forte. I sali delle basi organiche sono solubili e saranno
dissociati. L’equazione ionica totale che si ottiene è:
L’unico ione spettatore presente è il cloruro:
Ciò che resta è l’equazione ionica netta:
