Τύποι αντιδράσεων διπλής υποκατάστασης και παραδείγματα

Το διπλή αντίδραση υποκατάστασης, της διπλής μετατόπισης ή μεταθέσεως, είναι εκείνη στην οποία λαμβάνει χώρα μια διπλή ανταλλαγή ιόντων μεταξύ δύο ενώσεων, χωρίς καμία από αυτές να οξειδώνει ή να μειώνει. Είναι μια από τις πιο στοιχειώδεις χημικές αντιδράσεις.

Οι νέοι δεσμοί σχηματίζονται από τις μεγάλες ηλεκτροστατικές δυνάμεις έλξης μεταξύ των ιόντων. Επίσης, η αντίδραση ευνοεί κυρίως τον σχηματισμό πιο σταθερών ειδών, όπως το μόριο του νερού. Η γενική χημική εξίσωση για την αντίδραση διπλής υποκατάστασης απεικονίζεται στην κάτω εικόνα.

Οι αρχικές ενώσεις ΑΧ και ΒΑ αντιδρούν με ανταλλαγή "των εταίρων τους" και έτσι σχηματίζουν δύο νέες ενώσεις: ΑΥ και ΒΧ. Αυτή η αντίδραση συμβαίνει εάν και μόνο αν τα Α και Υ σχετίζονται περισσότερο από τα Α και Β ή αν οι δεσμοί BX είναι πιο σταθεροί από αυτούς του BY. Δεδομένου ότι η αντίδραση είναι απλή ανταλλαγή ιόντων, κανένα από αυτά δεν κερδίζει ή χάνει ηλεκτρόνια (οξειδοαναγωγική αντίδραση).

Έτσι, εάν το Α είναι ένα κατιόν φορτίου +1 στην ένωση ΑΧ, θα έχει την ίδια φορτίο +1 στην ένωση ΑΥ. Το ίδιο ισχύει και για τα υπόλοιπα "γράμματα". Αυτός ο τύπος αντίδρασης είναι η υποστήριξη αντιδράσεων οξέος-βάσης και ο σχηματισμός ιζήματος.

Ευρετήριο

• 1 Τύποι
  • 1.1 Εξουδετέρωση
  • 1.2 Καθίζηση
• 2 Παραδείγματα
  • 2.1 Παράδειγμα 1
  • 2.2 Παράδειγμα 2
  • 2.3 Παράδειγμα 3
  • 2.4 Παράδειγμα 4
  • 2.5 Παράδειγμα 5
  • 2.6 Παράδειγμα 6
  • 2.7 Παράδειγμα 7
  • 2.8 Παράδειγμα 8
• 3 Αναφορές

Τύποι

Εξουδετέρωση

Ένα ισχυρό οξύ αντιδρά με μια ισχυρή βάση για να παράγει διαλυτά άλατα και νερό. Όταν ένα από τα δύο - το οξύ ή η βάση - είναι αδύναμο, το παραγόμενο αλάτι δεν είναι πλήρως ιονισμένο. δηλαδή σε ένα υδατικό μέσο ικανό για υδρόλυση. Ομοίως, το οξύ ή η βάση μπορεί να εξουδετερωθεί με ένα άλας.

Τα παραπάνω μπορούν να αναπαρασταθούν εκ νέου από τη χημική εξίσωση με τα γράμματα AXBY. Ωστόσο, δεδομένου ότι η οξύτητα του Brønsted υποδεικνύεται μόνο από τα ιόντα του ιόντος⁺ και OH^-, αυτά αντιπροσωπεύουν τότε τα γράμματα Α και Υ:

HX + BOH => ΗΟΗ + ΒΧ

Αυτή η χημική εξίσωση αντιστοιχεί στην εξουδετέρωση, η οποία είναι απλώς η αντίδραση μεταξύ ενός οξέος HX και μιας βάσης ΒΟΗ για την παραγωγή HOH (Η₂Ο) και το άλας ΒΧ, το οποίο μπορεί ή δεν μπορεί να είναι διαλυτό στο νερό.

Ο σκελετός σας μπορεί να ποικίλει ανάλογα με τους στοιχειομετρικούς συντελεστές ή τη φύση του οξέος (είτε είναι οργανικό είτε ανόργανο).

Καταβύθιση

Σε αυτόν τον τύπο αντίδρασης ένα από τα προϊόντα είναι αδιάλυτο στο μέσο, ​​γενικά υδατικό, και καθιζάνει (το στερεό στερεοποιείται από το υπόλοιπο διάλυμα).

Το σχήμα είναι ως εξής: δύο διαλυτές ενώσεις, AX και BY αναμιγνύονται, και ένα από τα προϊόντα, ΑΥ ή ΒΧ καθιζάνει, η οποία εξαρτάται από τους κανόνες διαλυτότητα:

AX + BY => AY (s) + BX

AX + BY => AY + BX

Για ΑΥ και ΒΧ αμφότερα να είναι νερό-αδιάλυτο, αυτό θα καθιζάνει αυτές τις δύο ιόντα που έχουν τις ισχυρότερες ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις, οι οποίες μπορούν να αντικατοπτρίζονται ποσοτικά σε τιμές των σταθερών διαλυτότητας (Ksp).

Ωστόσο, στις περισσότερες αντιδράσεις καθίζησης, ένα άλας είναι διαλυτό και το άλλο καθιζάνει. Και οι δύο αντιδράσεις - εξουδετέρωση και κατακρήμνιση - μπορεί να συμβούν στο ίδιο μείγμα ουσιών.

Παραδείγματα

Παράδειγμα 1

HCl (ac) + NaOH (ac) => Η₂O (1) + NaCl (ac)

Τι είδους αντίδραση είναι αυτό; Το υδροχλωρικό οξύ αντιδρά με υδροξείδιο του νατρίου, δημιουργώντας νερό και χλωριούχο νάτριο ως συνέπεια. Επειδή το NaCl είναι πολύ διαλυτό σε υδατικό μέσο και σχηματίσθηκε επίσης μόριο νερού, η αντίδραση του παραδείγματος 1 είναι εξουδετέρωση.

Παράδειγμα 2

Cu (NO₃)₂(ac) + Na₂S (ac) => CuS (s) + 2NaNO₃(ac)

Σε αυτήν την αντίδραση δεν υπάρχει ούτε το ιόν Η⁺ ούτε το OH^-, και το μόριο του νερού δεν παρατηρείται στη δεξιά πλευρά της χημικής εξίσωσης.

Το νιτρικό χαλκό (II) ή το νιτρικό χαλκό, ανταλλάσσουν ιόντα με θειούχο νάτριο. Το σουλφίδιο του χαλκού είναι αδιάλυτο, κατακρημνίζοντας, σε αντίθεση με το νιτρικό νάτριο, το διαλυτό άλας.

Το διάλυμα Cu (NO₃)₂ είναι μπλε, ενώ το Na's₂Το S είναι κιτρινωπό. Όταν τα δύο αναμειγνύονται τα χρώματα εξαφανίζονται και το CuS καθιζάνει, το οποίο είναι ένα μαύρο στερεό.

Παράδειγμα 3

CH₃COOH (ac) + NaOH (ac) => CH₃COONa (ac) + Η₂O (l)

Και πάλι, αυτή είναι μια άλλη αντίδραση εξουδετέρωσης. Το οξικό οξύ αντιδρά με υδροξείδιο του νατρίου για να σχηματίσει το οξικό άλας νατρίου και ένα μόριο νερού.

Σε αντίθεση με το παράδειγμα 1, το οξικό νάτριο δεν είναι ένα άλας το οποίο είναι πλήρως ιονισμένο, αφού το ανιόν υδρολύεται:

CH₃COO^-(ac) + Η₂O (l) <=> CH₃COOH (ac) + ΟΗ^-(ac)

Παράδειγμα 4

2HI (ac) + CaC03₃(ες) => Η₂CO₃(ac) + CaI₂(ac)

Σε αυτή την αντίδραση, η οποία αν και δεν φαίνεται να είναι εξουδετερωτική, το υδροϊωδικό οξύ αντιδρά εντελώς με τον ασβεστόλιθο για να παράγει ανθρακικό οξύ και ιωδιούχο ασβέστιο. Επιπλέον, η απελευθέρωση θερμότητας (εξωθερμική αντίδραση) αποσυνθέτει το ανθρακικό οξύ σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό:

H₂CO₃(ac) => CO₂(g) + Η₂O (l)

Η παγκόσμια αντίδραση παραμένει ως εξής:

2HI (ac) + CaC03₃(ες) => CO₂(g) + Η₂O (1) + CaI₂(ac)

Επίσης, ανθρακικό ασβέστιο, βασικό άλας, εξουδετερώνει το υδροϊωδικό οξύ.

Παράδειγμα 5

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

Silver νιτρικό ιόν ανταλλάχθηκε με χλωριούχο νάτριο, σχηματίζοντας έτσι αδιάλυτο άλας χλωριούχου αργύρου (off-λευκό ίζημα) και νιτρικού νατρίου.

Παράδειγμα 6

2Η₃PO₄(ac) + 3Ca (ΟΗ)₂(ac) => 6Η₂O (1) + Ca₃(PO₄)₂(ες)

Το φωσφορικό οξύ εξουδετερώνεται με το υδροξείδιο του ασβεστίου, σχηματίζοντας κατά συνέπεια το αδιάλυτο άλας φωσφορικού ασβεστίου και έξι γραμμομορίων μορίων νερού.

Αυτό είναι ένα παράδειγμα αντίδρασης διπλής υποκατάστασης και των δύο τύπων: η εξουδετέρωση του οξέος και η καθίζηση ενός αδιάλυτου άλατος.

Παράδειγμα 7

Κ₂S (ac) + MgS04₄(ac) => Κ₂Έτσι₄(ac) + MgS (s)

Το θειούχο κάλιο αντιδρά με θειικό μαγνήσιο, ενώ τα ιόντα S ενώνονται σε διάλυμα^2- και Mg²⁺ για να σχηματίσει το αδιάλυτο άλας μαγνήσιο θειούχο και το διαλυτό άλας θειικού καλίου.

Παράδειγμα 8

Na₂S (ac) + HCl (ac) → NaCI (ac) + Η₂S (g)

Το θειούχο νάτριο εξουδετερώνει το υδροχλωρικό οξύ, δημιουργώντας χλωριούχο νάτριο και υδρόθειο.

Σε αυτή την αντίδραση, δεν υπάρχει νερό σχηματίζεται (σε ​​αντίθεση με τις πιο κοινές εξουδετερώσεις), αλλά το μόριο ηλεκτρολυτική υδρόθειο, η μυρωδιά του χαλασμένα αυγά είναι πολύ δυσάρεστη. Το Η₂S διαφεύγει της διάλυσης σε αέρια μορφή και τα υπόλοιπα είδη παραμένουν διαλυμένα.

Αναφορές

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Χημεία (8η έκδοση). CENGAGE Learning, σελ. 150-155.
2. Quimicas.net (2018). Παραδείγματα αντίδρασης διπλής αντικατάστασης. Ανακτήθηκε 28 Μαΐου 2018, από: quimicas.net
3. Αντιδράσεις μεταθέσεως. Ανακτήθηκε στις 28 Μαΐου 2018, από: science.uwaterloo.ca
4. Khan Academy. (2018). Διπλές αντιδράσεις αντικατάστασης. Ανακτήθηκε στις 28 Μαΐου 2018, από: khanacademy.org
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (8 Μαΐου 2016). Ορισμός διττού αντικατάστασης. Ανακτήθηκε στις 28 Μαΐου 2018, από: thoughtco.com