KETTŐS HELYETTESÍTÉSI REAKCIÓ: TÍPUSOK ÉS PÉLDÁK - KÉMIA - 2026

A kettős szubsztitúció, kettős kiszorítás vagy a metatézis olyan reakció, amelyben kettős ioncserélés történik két vegyület között anélkül, hogy ezek bármelyike ​​oxidálódna vagy redukálódna. Ez az egyik legalapvetőbb kémiai reakció.

Az új kötéseket az ionok közötti nagy elektrosztatikus vonzóerők képezik. Hasonlóképpen, a reakció elősegíti a legstabilabb fajok, elsősorban a vízmolekula képződését. Az alábbi ábra a kettős helyettesítési reakció általános kémiai egyenletét szemlélteti.

Az eredeti AX és BY vegyületek "partnerük" cseréjével reagálnak, és így két új vegyületet képeznek: AY és BX. Ez a reakció akkor és csak akkor következik be, ha A és Y rokonabbak, mint A és B, vagy ha a BX kötések stabilabbak, mint a BYé. Mivel a reakció egyszerű ioncserélő, sem az ion sem nyeri el vagy veszíti el az elektronokat (redox reakció).

Tehát, ha A egy + 1 töltésű kation az AX vegyületben, akkor ugyanaz a +1 töltése lesz az AY vegyületben. Ugyanez vonatkozik a többi "betűre". Ez a típusú reakció támogatja a sav-bázis reakciókat és a csapadék képződését.

típusai

Semlegesítés

Egy erős sav reagál egy erős bázissal oldódó sók és víz előállítására. Ha a kettő közül az egyik - a sav vagy a bázis - gyenge, a képződött só nem teljesen ionizálódik; vagyis vizes közegben, amely képes hidrolizálódni. Hasonlóképpen, a savat vagy bázist sóval semlegesíthetjük.

A fentiek ismét az AXBY betűkkel megadott kémiai egyenlettel reprezentálhatók. Azonban, mivel a Bronsted savasságot jelzi csak a H ⁺ és OH ^- ionok, ezek akkor jönnek, hogy képviselje a betűk A és Y:

HX + BOH => HOH + BX

Ez a kémiai egyenlet megfelel semlegesítés, ami egyszerűen a közötti reakció HX sav és egy BOH bázissal HOH (H ₂ O) és a BX-só, amely lehet, hogy nem lehet oldódik vízben.

A csontváz a sztöchiometrikus együtthatók vagy a sav jellege szerint változhat (ha szerves vagy szervetlen).

Csapadék

Ilyen típusú reakcióban az egyik termék a közegben oldhatatlan, általában vizes és kicsapódik (a szilárd anyag az oldat többi részéből leülepedik).

A reakcióvázlat a következő: két oldható vegyületet, az AX-ot és a BY-t keverjük össze, és az egyik termék, az AY vagy a BX kicsapódik, amely az oldhatóság szabályától függ:

AX + BY => AY (k) + BX

AX + BY => AY + BX (k)

Abban az esetben, ha mind az AY, mind a BX vízben oldhatatlan, akkor a ionok párja, amelyek a legerősebb elektrosztatikus kölcsönhatásokat mutatják, kicsapódik, amely mennyiségileg tükröződik az oldhatósági állandók (Kps) értékeiben.

A legtöbb csapadékreakcióban azonban az egyik só oldódik, a másik pedig kicsapódik. Mindkét reakció - semlegesítés és kicsapás - ugyanazon anyagkeverékben fordulhat elő.

Példák

1. példa

HCI (aq) + NaOH (vizes) => H ₂ O (l) + NaCl (aq)

Milyen reakció ez? A sósav reakcióba lép nátrium-hidroxiddal, ennek eredményeként víz és nátrium-klorid képződik. Mivel a nátrium-klorid nagyon jól oldódik vizes közegben, és vízmolekula is képződött, az 1. példában ismertetett reakció semlegesíti a reakciót.

2. példa

Cu (NO ₃) ₂ (aq) + Na ₂ S (aq) => CuS (s) + 2NaNO ₃ (aq)

Sem a H ^+, sem az OH ^- ion nincs jelen ebben a reakcióban, és a vízmolekula sem a kémiai egyenlet jobb oldalán.

A réz (II) -nitrát vagy réz-nitrát ionokat cserél nátrium-szulfiddal. A réz-szulfid nem oldódik, ellentétben a nátrium-nitráttal, az oldható sóval kicsapódik.

A Cu (NO ₃) ₂ oldat kékes, míg a Na ₂ S oldat sárgás. Ha mindkettő keveredik, a színek eltűnnek, és CuS csapadék képződik, amely fehéres szilárd anyag.

3. példa

CH ₃ COOH (aq) + NaOH (vizes) => CH ₃ COONa (aq) + H ₂ O (l)

Ez ismét egy semlegesítési reakció. Az ecetsav reagál nátrium-hidroxiddal, így nátrium-acetát sót és vízmolekulát képez.

Az 1. példával ellentétben a nátrium-acetát nem teljesen sóvá váló só, mivel az anion hidrolizálódik:

CH ₃ COO ^- (aq) + H ₂ O (l) <=> CH ₃ COOH (aq) + OH ^- (aq)

4. példa

2HI (aq) + CaCO ₃ (s) => H ₂ CO ₃ (aq) + Cai ₂ (aq)

Ebben a reakcióban, amely bár nem tűnik semlegesítésnek, a hidrogén-jodid teljesen reagál a mészkővel, szénsavat és kalcium-jodidot képezve. Ezenkívül a hő fejlődése (exoterm reakció) bontja a szénsavat szén-dioxiddá és vízré:

H ₂ CO ₃ (aq) => CO ₂ (g) + H ₂ O (l)

Az általános reakció a következő:

2HI (aq) + CaCO ₃ (s) => CO ₂ (g) + H ₂ O (l) + Ca I ₂ (aq)

A kalcium-karbonát, a bázikus só semlegesíti a jódsavat.

5. példa

AgNO ₃ (aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO ₃ (aq)

Az ezüst-nitrát ionokat cserél nátrium-kloriddal, így oldhatatlan só-ezüst-kloridot (fehéres csapadékot) és nátrium-nitrátot képez.

6. példa

2H ₃ PO ₄ (aq) + 3Ca (OH) ₂ (aq) => 6H ₂ O (l) + Ca ₃ (PO ₄) ₂ (s)

A foszforsavat kalcium-hidroxiddal semlegesítik, következésképpen az oldhatatlan só-kalcium-foszfát és hat mól vízmolekulák képződnek.

Ez egy példa a kétféle kettős szubsztitúciós reakcióra: a sav semlegesítésére és egy oldhatatlan só kicsapására.

7. példa

K ₂ S (aq) + MgSO ₄ (aq) => K ₂ SO ₄ (aq) + MgS (s)

Kálium-szulfid reagál magnézium-szulfáttal szárítjuk, amely egyesíti az S ^2- és Mg ²⁺ ionok oldatban képeznek az oldhatatlan magnézium-szulfid-só, és az oldható kálium-szulfát-só.

8. példa

Na ₂ S (aq) + HCI (aq) → NaCl (aq) + H ₂ S (g)

A nátrium-szulfid semlegesíti a sósavat, nátrium-kloridot és hidrogén-szulfidot képezve.

Ebben a reakcióban a víz nem képződik (ellentétben a leggyakoribb semlegesítésekkel), hanem a nem elektrolitikus molekula hidrogén-szulfid, amelynek a rothadt tojás szaga nagyon kellemetlen. H ₂ S megszökik az oldatot gáz formájában, és a többi faj oldva maradnak.

Irodalom

1. Whitten, Davis, Peck és Stanley. Kémia. (8. kiadás). CENGAGE Learning, 150-155.
2. Quimicas.net (2018). Példák a kettős helyettesítési reakcióra. Beérkezett 2018. május 28-án, a quimicas.net webhelyről
3. Metatézis reakciók. Visszakeresve: 2018. május 28-án, a következő helyről: science.uwaterloo.ca
4. Khan Akadémia. (2018). Kettős pótlási reakciók. Visszakeresve: 2018. május 28-án, a következő helyről: khanacademy.org
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2016. május 8.). Kettős csere reakció meghatározása. Beolvasva: 2018. május 28-án, a (z) gondola.com webhelyről