Typer og eksempler på dobbelt substitusjonsreaksjon

De dobbel substitusjonsreaksjon, dobbel forskyvning eller metatesi, er en der en dobbelt ionebytte skjer mellom to forbindelser, uten at noen av disse blir oksidert eller redusert. Det utgjør en av de mest elementære kjemiske reaksjonene.

De nye bindingene er dannet av de store elektrostatiske tiltrekningskreftene mellom ionene. På samme måte favoriserer reaksjonen dannelsen av de mest stabile artene, hovedsakelig vannmolekylet. Bildet nedenfor illustrerer den generelle kjemiske ligningen for dobbel substitusjonsreaksjon..

De opprinnelige forbindelsene AX og BY reagerer ved å bytte "sine partnere" og danner således to nye forbindelser: AY og BX. Denne reaksjonen oppstår hvis og bare hvis A og Y er mer beslektet enn A og B, eller hvis BX-bindingene er mer stabile enn de for BY. Siden reaksjonen er en enkel ionebytte, vinner eller mister verken ion elektroner (redoksreaksjon).

Således, hvis A er et kation med +1 ladning i forbindelse AX, vil det ha samme +1 ladning i forbindelse AY. Det samme gjelder for resten av "bokstavene". Denne typen reaksjon er støtte for syre-base reaksjoner og dannelse av utfelling..

Artikkelindeks

• 1 Typer
  • 1.1 Nøytralisering
  • 1.2 Nedbør
• 2 Eksempler
  • 2.1 Eksempel 1
  • 2.2 Eksempel 2
  • 2.3 Eksempel 3
  • 2.4 Eksempel 4
  • 2.5 Eksempel 5
  • 2.6 Eksempel 6
  • 2.7 Eksempel 7
  • 2.8 Eksempel 8
• 3 Referanser

Typer

Nøytralisering

En sterk syre reagerer med en sterk base for å produsere oppløselige salter og vann. Når en av de to - syren eller basen - er svak, blir ikke det produserte saltet fullstendig ionisert; det vil si i et vandig medium som er i stand til å hydrolysere. Tilsvarende kan syren eller basen nøytraliseres med et salt..

Ovennevnte kan igjen representeres av den kjemiske ligningen med bokstavene AXBY. Siden Brønsted surhet er imidlertid bare indikert av H-ioner⁺ og OH^-, Disse representerer deretter bokstavene A og Y:

HX + BOH => HOH + BX

Denne kjemiske ligningen tilsvarer nøytralisering, som ganske enkelt er reaksjonen mellom en HX-syre og en BOH-base for å produsere HOH (H_toO) og BX-saltet, som kan være løselig i vann.

Skjelettet kan variere i henhold til de støkiometriske koeffisientene eller arten av syren (hvis den er organisk eller uorganisk).

Nedbør

I denne type reaksjoner er et av produktene uoppløselig i mediet, vanligvis vandig og utfelles (faststoffet settes fra resten av løsningen).

Skjemaet er som følger: to oppløselige forbindelser, AX og BY, blandes og ett av produktene, AY eller BX, utfelles, noe som vil avhenge av løselighetsreglene:

AX + BY => AY (s) + BX

AX + BY => AY + BX (s)

I tilfelle at både AY og BX er uoppløselig i vann, vil paret ioner som presenterer de sterkeste elektrostatiske interaksjonene utfelle, noe som kan reflekteres kvantitativt i deres verdier av løselighetskonstanter (Kps).

Imidlertid er det ene salt oppløselig i de fleste nedbørsreaksjoner og det andre utfeller. Begge reaksjonene - nøytralisering og nedbør - kan forekomme i samme blanding av stoffer.

Eksempler

Eksempel 1

HCl (aq) + NaOH (aq) => H_toO (l) + NaCl (aq)

Hva slags reaksjon er dette? Saltsyre reagerer med natriumhydroksid og genererer som en konsekvens vann og natriumklorid. På grunn av det faktum at NaCl er veldig løselig i vandig medium, og at det også ble dannet et vannmolekyl, er reaksjonen i eksempel 1 nøytralisering.

Eksempel 2

Stemple₃)_to(ac) + Na_toS (ac) => CuS (s) + 2NaNO₃(ac)

Verken H-ionet er til stede i denne reaksjonen⁺ ei heller OH^-, og det blir heller ikke observert vannmolekylet på høyre side av den kjemiske ligningen.

Kobber (II) nitrat, eller kobbernitrat, bytter ioner med natriumsulfid. Kobbersulfid er uoppløselig, utfeller i motsetning til natriumnitrat, løselig salt.

Cu-løsningen (NO₃)_to er blåaktig, mens Na_toS er gulaktig. Når begge blandes, forsvinner fargene og CuS utfelles, som er et svartaktig fast stoff..

Eksempel 3

CH₃COOH (aq) + NaOH (aq) => CH₃COONa (ac) + H_toO (l)

Igjen, dette er nok en nøytraliseringsreaksjon. Eddiksyre reagerer med natriumhydroksid for å danne natriumacetatsaltet og et vannmolekyl.

I motsetning til eksempel 1 er ikke natriumacetat et salt som er fullionisert, siden anionet er hydrolysert:

CH₃COO^-(ac) + H_toO (l) <=> CH₃COOH (aq) + OH^-(ac)

Eksempel 4

2HI (ac) + CaCO₃(s) => H_toCO₃(ac) + CaI_to(ac)

I denne reaksjonen - som selv om det ikke ser ut til å være nøytralisering - reagerer hydrojodsyre fullstendig med kalksteinen for å generere karbonsyre og kalsiumjodid. Videre nedbryter varmeutviklingen (eksoterm reaksjon) karbonsyre til karbondioksid og vann:

H_toCO₃(ac) => CO_to(g) + H_toO (l)

Den generelle reaksjonen er som:

2HI (ac) + CaCO₃(s) => CO_to(g) + H_toO (l) + CaI_to(ac)

Likeledes nøytraliserer kalsiumkarbonat, et basisk salt, hydrojodsyre.

Eksempel 5

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

Sølvnitrat bytter ioner med natriumklorid og danner dermed det uoppløselige saltet sølvklorid (hvitaktig bunnfall) og natriumnitrat..

Eksempel 6

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

Fosforsyre nøytraliseres av kalsiumhydroksid, og danner følgelig det uoppløselige saltet kalsiumfosfat og seks mol vannmolekyler..

Dette er et eksempel på en dobbel substitusjonsreaksjon av begge typer: nøytralisering av syren og utfelling av et uoppløselig salt..

Eksempel 7

K_toS (ac) + MgSO₄(ac) => K_toSW₄(ac) + MgS (s)

Kaliumsulfid reagerer med magnesiumsulfat og samler S-ionene i oppløsning^to- og Mg^to+ for å danne det uoppløselige saltet av magnesiumsulfid og det løselige saltet av kaliumsulfat.

Eksempel 8

Na_toS (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H_toS (g)

Natriumsulfid nøytraliserer saltsyre og genererer natriumklorid og hydrogensulfid.

I denne reaksjonen dannes ikke vann (i motsetning til de vanligste nøytraliseringene), men det ikke-elektrolytiske molekylet hydrogensulfid, hvis lukt av råtne egg er veldig ubehagelig. H_toS rømmer fra løsningen i gassform, og resten av arten forblir oppløst.

Referanser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kjemi. (8. utg.). CENGAGE Learning, s 150-155.
2. Quimicas.net (2018). Eksempler på dobbelt substitusjonsreaksjon. Hentet 28. mai 2018 fra: quimicas.net
3. Metatesesreaksjoner. Hentet 28. mai 2018 fra: science.uwaterloo.ca
4. Khan Academy. (2018). Doble erstatningsreaksjoner. Hentet 28. mai 2018 fra: khanacademy.org
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (8. mai 2016). Definisjon av dobbelt erstatningsreaksjon. Hentet 28. mai 2018 fra: thoughtco.com