Typy i przykłady reakcji podwójnej substytucji



The reakcja podwójnego podstawienia, podwójnego przemieszczenia lub metatezy, to taki, w którym zachodzi podwójna wymiana jonowa między dwoma związkami, bez żadnego z tych utleniania lub redukcji. Jest to jedna z najbardziej podstawowych reakcji chemicznych.

Nowe wiązania są tworzone przez duże siły przyciągania elektrostatycznego między jonami. Reakcja sprzyja także tworzeniu bardziej stabilnych gatunków, takich jak głównie cząsteczka wody. Ogólne równanie chemiczne dla reakcji podwójnego podstawienia zilustrowano na dolnym obrazie.

Początkowe związki AX i BY reagują poprzez wymianę „swoich partnerów”, tworząc w ten sposób dwa nowe związki: AY i BX. Ta reakcja występuje wtedy i tylko wtedy, gdy A i Y są bardziej powiązane niż A i B, lub jeśli łącza BX są bardziej stabilne niż łącza BY. Ponieważ reakcja jest prostą wymianą jonów, żaden z nich nie zyskuje ani nie traci elektronów (reakcja redoks).

Zatem, jeśli A jest kationem ładunku +1 w związku AX, będzie miał taki sam ładunek +1 w złożonym AY. To samo dotyczy pozostałych „liter”. Ten typ reakcji jest wsparciem dla reakcji kwasowo-zasadowych i tworzenia osadu.

Indeks

  • 1 Rodzaje
    • 1.1 Neutralizacja
    • 1.2 Opady
  • 2 Przykłady
    • 2.1 Przykład 1
    • 2.2 Przykład 2
    • 2.3 Przykład 3
    • 2.4 Przykład 4
    • 2.5 Przykład 5
    • 2.6 Przykład 6
    • 2.7 Przykład 7
    • 2.8 Przykład 8
  • 3 referencje

Typy

Neutralizacja

Silny kwas reaguje z silną zasadą, tworząc rozpuszczalne sole i wodę. Gdy jeden z dwóch - kwas lub zasada - jest słaby, wytworzona sól nie jest całkowicie zjonizowana; to znaczy w środowisku wodnym zdolnym do hydrolizy. Podobnie kwas lub zasadę można zobojętnić solą.

Powyższe można ponownie przedstawić równaniem chemicznym z literami AXBY. Jednakże, ponieważ kwasowość Brønsteda jest wskazana tylko przez jony H+ i OH-, te reprezentują litery A i Y:

HX + BOH => HOH + BX

To równanie chemiczne odpowiada neutralizacji, która jest po prostu reakcją między kwasem HX i zasadą BOH w celu wytworzenia HOH (H2O) i sól BX, które mogą być rozpuszczalne w wodzie lub nie.

Twój szkielet może się różnić w zależności od współczynników stechiometrycznych lub charakteru kwasu (organicznego lub nieorganicznego).

Opady

W tego typu reakcji jeden z produktów jest nierozpuszczalny w ośrodku, na ogół wodny i wytrąca się (ciało stałe zestala się od reszty roztworu).

Schemat jest następujący: dwa rozpuszczalne związki, AX i BY, są mieszane, a jeden z produktów, AY lub BX, wytrąca się, co zależy od zasad rozpuszczalności:

AX + BY => AY (s) + BX

AX + BY => AY + BX (s)

W przypadku, gdy zarówno AY, jak i BX były nierozpuszczalne w wodzie, ta para jonów, które wykazują najsilniejsze oddziaływania elektrostatyczne, wytrąci się, co może być ilościowo odzwierciedlone w ich wartościach stałych rozpuszczalności (Kps).

Jednak w większości reakcji strącania jedna sól jest rozpuszczalna, a druga wytrąca się. Zarówno neutralizacja reakcji, jak i opad mogą wystąpić w tej samej mieszaninie substancji.

Przykłady

Przykład 1

HCl (ac) + NaOH (ac) => H2O (l) + NaCl (ac)

Jaka to reakcja? Kwas solny reaguje z wodorotlenkiem sodu, w wyniku czego powstaje woda i chlorek sodu. Ponieważ NaCl jest bardzo dobrze rozpuszczalny w środowisku wodnym, a także tworzy się cząsteczka wody, reakcją z przykładu 1 jest neutralizacja.

Przykład 2

Cu (NIE3)2(ac) + Na2S (ac) => CuS (s) + 2NaNO3(ac)

W tej reakcji nie ma jonu H+ ani OH-, a cząsteczka wody nie jest obserwowana po prawej stronie równania chemicznego.

Azotan miedzi (II) lub azotan miedziowy wymienia jony na siarczek sodu. Siarczek miedzi jest nierozpuszczalny, wytrąca się, w przeciwieństwie do azotanu sodu, soli rozpuszczalnej.

Roztwór Cu (NO3)2 jest niebieski, podczas gdy Na2S jest żółtawy. Gdy oba są mieszane, kolory znikają, a CuS wytrąca się, co jest czarniawym ciałem stałym.

Przykład 3

CH3COOH (ac) + NaOH (ac) => CH3COONa (ac) + H2O (l)

Ponownie, jest to kolejna reakcja neutralizacji. Kwas octowy reaguje z wodorotlenkiem sodu, tworząc sól octanu sodu i cząsteczkę wody.

W przeciwieństwie do przykładu 1, octan sodu nie jest solą, która jest w pełni zjonizowana, ponieważ anion jest hydrolizowany:

CH3COO-(ac) + H2O (l) <=> CH3COOH (ac) + OH-(ac)

Przykład 4

2HI (ac) + CaCO3(s) => H2CO3(ac) + CaI2(ac)

W tej reakcji, która chociaż nie wydaje się być neutralizująca, kwas jodowodorowy reaguje całkowicie z wapieniem, tworząc kwas węglowy i jodek wapnia. Ponadto uwalnianie ciepła (reakcja egzotermiczna) rozkłada kwas węglowy na dwutlenek węgla i wodę:

H2CO3(ac) => CO2(g) + H2O (l)

Globalna reakcja pozostaje:

2HI (ac) + CaCO3(s) => CO2(g) + H2O (l) + CaI2(ac)

Ponadto węglan wapnia, sól zasadowa, neutralizuje kwas jodowodorowy.

Przykład 5

AgNO3(ac) + NaCl (ac) => AgCl (s) + NaNO3(ac)

Azotan srebra wymienia jony na chlorek sodu, tworząc nierozpuszczalną sól chlorku srebra (białawy osad) i azotan sodu.

Przykład 6

2H3PO4(ac) + 3Ca (OH)2(ac) => 6H2O (l) + Ca3(PO4)2(s)

Kwas fosforowy jest zobojętniany przez wodorotlenek wapnia, w wyniku czego powstaje nierozpuszczalna sól fosforan wapnia i sześć moli cząsteczek wody.

Jest to przykład reakcji podwójnego podstawienia obu typów: neutralizacji kwasu i wytrącenia nierozpuszczalnej soli.

Przykład 7

K2S (ac) + MgSO4(ac) => K2TAK4(ac) + MgS (s)

Siarczek potasu reaguje z siarczanem magnezu, a jony S łączą się w roztworze2- i Mg2+ z wytworzeniem nierozpuszczalnej soli siarczku magnezu i rozpuszczalnej soli siarczanu potasu.

Przykład 8

Na2S (ac) + HCl (ac) → NaCl (ac) + H2S (g)

Siarczek sodu neutralizuje kwas solny, wytwarzając chlorek sodu i siarkowodór.

W tej reakcji nie tworzy się woda (w przeciwieństwie do najczęstszych neutralizacji), ale nieelektrolityczna cząsteczka siarkowodoru, której zapach zgniłych jaj jest bardzo nieprzyjemny. H2S ucieka przed rozpuszczeniem w postaci gazowej, a reszta gatunków pozostaje rozpuszczona.

Referencje

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemia (8 wyd.). CENGAGE Learning, str. 150-155.
  2. Quimicas.net (2018). Przykłady reakcji podwójnej wymiany. Źródło: 28 maja 2018 r. Z: quimicas.net
  3. Reakcje metatezy. Źródło: 28 maja 2018 r. Z: science.uwaterloo.ca
  4. Khan Academy. (2018). Podwójne reakcje wymiany. Źródło: 28 maja 2018 r. Z: khanacademy.org
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (8 maja 2016 r.). Definicja reakcji podwójnego zastąpienia. Pobrano 28 maja 2018 r. Z: thoughtco.com