- vrste
- Neutralizacija
- Taloženje
- Primjeri
- Primjer 1
- Primjer 2
- Primjer 3
- Primjer 4
- Primjer 5
- Primjer 6
- Primjer 7
- Primjer 8
- Reference
Reakcija dvostruke supstitucije, dvostrukog premještanja ili metateza je ona u kojoj dolazi do izmjene dvostrukog iona između dva spoja, bez da se bilo koji od njih oksidira ili reducira. To je jedna od najelementarnijih kemijskih reakcija.
Nove veze nastaju velikim elektrostatičkim privlačnim silama između iona. Isto tako, reakcija pogoduje formiranju najstabilnijih vrsta, uglavnom molekula vode. Slika ispod ilustrira opću kemijsku jednadžbu reakcije dvostruke supstitucije.
Početni spojevi AX i BY reagiraju razmjenom "svojih partnera" i tako nastaju dva nova spoja: AY i BX. Ova reakcija nastaje ako i samo ako su A i Y više povezane od A i B ili ako su BX veze stabilnije od onih od BY. Budući da je reakcija jednostavna izmjena iona, ni ion ne dobiva niti gubi elektrone (redoks reakcija).
Dakle, ako je A kation s +1 nabojem u spoju AX, on će imati isti naboj u spoju AY. Isto vrijedi i za ostala slova. Ova vrsta reakcija je potpora kiselo-baznim reakcijama i stvaranju taloga.
vrste
Neutralizacija
Jaka kiselina reagira s jakom bazom, čime nastaje topljiva sol i voda. Kad je jedno od dva - kiselina ili baza - slabo, proizvedena sol nije u potpunosti ionizirana; to jest u vodenom mediju koji je sposoban hidrolizirati. Isto tako se kiselina ili baza mogu neutralizirati solju.
Navedeno se opet može predstaviti kemijskom jednadžbom s slovima AXBY. Međutim, kako je Brønstedova kiselost naznačena samo H + i OH - ionima, oni tada predstavljaju slova A i Y:
HX + BOH => HOH + BX
Ta kemijska jednadžba odgovara neutralizacije, koja je jednostavno reakcija između HX kiseline i baze, da se dobije Boh Hoh (H 2 O) i BX soli, koja može i ne mora biti topiv u vodi.
Njegov kostur može varirati ovisno o stehiometrijskim koeficijentima ili prirodi kiseline (ako je organska ili anorganska).
Taloženje
U ovoj vrsti reakcije, jedan od produkata je netopljiv u mediju, uglavnom u vodi, i taloži (kruta tvar se taloži iz ostatka otopine).
Shema je sljedeća: dva topljiva spoja, AX i BY, pomiješaju se, a jedan od proizvoda, AY ili BX, taloži, što će ovisiti o pravilima topljivosti:
AX + BY => AY (i) + BX
AX + BY => AY + BX
U slučaju da su i AY i BX netopljivi u vodi, par iona koji predstavljaju najjače elektrostatičke interakcije će se istaložiti, što se može kvantitativno odraziti na njihove vrijednosti konstanta topljivosti (Kps).
Međutim, u većini reakcija oborina jedna je sol topiva, a druga taloži. Obje reakcije - neutralizacija i taloženje - mogu se dogoditi u istoj smjesi tvari.
Primjeri
Primjer 1
HCl (aq) + NaOH (aq) => H 2 O (l) + NaCl (aq)
Kakva je to reakcija? Klorovodična kiselina reagira s natrijevim hidroksidom, stvarajući vodu i natrijev klorid kao posljedicu. Kako je NaCl vrlo topiv u vodenom mediju, a nastala je i molekula vode, reakcija u Primjeru 1 je neutralizacija.
Primjer 2
Cu (NO 3) 2 (aq) + Na 2 S (aq) => CuS (s) + 2NaNO 3 (aq)
Ni H + ni OH - ion nisu prisutni u ovoj reakciji, a niti molekula vode s desne strane kemijske jednadžbe.
Bakreni (II) nitrat ili kurični nitrat zamjenjuju ione s natrijevim sulfidom. Bakrov sulfid je netopljiv, taloži se za razliku od natrijevog nitrata, topive soli.
Cu (NO 3) 2 otopina je plavkasta, a Na 2 S otopina je žućkasta. Kad se oboje pomiješaju, boje nestaju i taloži se CuS, što je crnkasta kruta tvar.
Primjer 3
CH 3 COOH (aq) + NaOH (aq) => CH 3 COONa (aq) + H 2 O (l)
Opet, ovo je još jedna reakcija neutralizacije. Octena kiselina reagira s natrijevim hidroksidom, čime nastaje natrijeva acetatna sol i molekula vode.
Za razliku od primjera 1, natrijev acetat nije sol koja je u potpunosti ionizirana budući da se anion hidrolizira:
CH 3 COO - (aq) + H 2 O (l) <=> CH 3 COOH (aq) + OH - (aq)
Primjer 4
2HI (aq) + CaCO 3 (s) => H 2 CO 3 (aq) + CaI 2 (aq)
U ovoj reakciji, koja iako ne djeluje na neutralizaciju, hidroiodna kiselina u potpunosti reagira s vapnencem kako bi se stvorila ugljična kiselina i kalcijev jodid. Nadalje, evolucija topline (egzotermna reakcija) razgrađuje ugljičnu kiselinu u ugljični dioksid i vodu:
H 2 CO 3 (aq) => CO 2 (g) + H 2 O (l)
Ukupna reakcija je:
2HI (aq) + CaCO 3 (S) => CO 2 (g) + H 2 O (l) + Cai 2 (aq)
Također, kalcijev karbonat, osnovna sol, neutralizira hidrojodnu kiselinu.
Primjer 5
AgNO 3 (aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO 3 (aq)
Srebrni nitrat zamjenjuje ione s natrijevim kloridom, stvarajući na taj način netopljivi sol srebrni klorid (bjelkasti talog) i natrij nitrat.
Primjer 6
2H 3 PO 4 (aq) + 3Ca (OH) 2 (aq) => 6H 2 O (l) + Ca 3 (PO 4) 2 (s)
Fosforna kiselina se neutralizira kalcijevim hidroksidom, što rezultira netopljivim solnim kalcijevim fosfatom i šest molekula vodenih molekula.
Ovo je primjer reakcije dvostruke supstitucije obje vrste: neutralizacija kiseline i taloženje netopive soli.
Primjer 7
K 2 S (aq) + MgSO 4 (aq) => K 2 SO 4 (aq) + MgS (s)
Kalij sulfid reagira s magnezijevim sulfatom, povezujući S 2- i Mg 2+ iona u otopini kako bi se dobilo sulfid netopivi magnezij sol i topljivu kalij sulfatne soli.
Primjer 8
Na 2 S (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H 2 S (g)
Natrijev sulfid neutralizira klorovodičnu kiselinu, stvarajući natrijev klorid i hidrogen sulfid.
U ovoj reakciji ne nastaje voda (za razliku od najčešćih neutralizacija), nego neelektrolitički molekul vodikov sulfid, čiji je miris trulih jaja vrlo neugodan. H 2 S izlazi iz otopine u plinovitom obliku i ostatak vrsta ostaju otopljene.
Reference
- Whitten, Davis, Peck i Stanley. Kemija. (8. izd.). CENGAGE Učenje, str 150-155.
- Quimicas.net (2018). Primjeri reakcija dvostruke zamjene. Preuzeto 28. svibnja 2018. s: quimicas.net
- Reakcije metateza. Preuzeto 28. svibnja 2018. s: science.uwaterloo.ca
- Khan Akademija. (2018.). Reakcije dvostruke zamjene. Preuzeto 28. svibnja 2018. s: khanacademy.org
- Helmenstine, Anne Marie, dr. Sc. (8. svibnja 2016.). Definicija reakcije dvostruke zamjene. Preuzeto 28. svibnja 2018. s: thinkco.com