DUBBEL SUBSTITUTIONSREAKTION: TYPER OCH EXEMPEL - KEMI - 2025

Den dubbla substitutionen , den dubbla förträngningen eller metatreaktionen är en i vilken ett dubbeljonbyte sker mellan två föreningar utan att någon av dessa oxideras eller reduceras. Det är en av de mest elementära kemiska reaktionerna.

De nya bindningarna bildas av de stora elektrostatiska attraktiva krafterna mellan jonerna. På samma sätt gynnar reaktionen bildandet av den mest stabila arten, främst vattenmolekylen. Bilden nedan illustrerar den allmänna kemiska ekvationen för den dubbla substitutionsreaktionen.

De initiala föreningarna AX och BY reagerar genom att byta ut "deras partners" och bildar således två nya föreningar: AY och BX. Denna reaktion inträffar om och bara om A och Y är mer relaterade än A och B, eller om BX-bindningarna är mer stabila än för BY. Eftersom reaktionen är ett enkelt jonbyte, vinner eller förlorar varken jon elektroner (redoxreaktion).

Således, om A är en katjon med +1-laddning i förening AX, kommer den att ha samma +1-laddning i förening AY. Detsamma gäller för resten av "bokstäverna". Denna typ av reaktion är stöd för syrabasreaktioner och bildning av fällningar.

typer

Neutralisering

En stark syra reagerar med en stark bas för att producera lösliga salter och vatten. När en av de två - syran eller basen - är svag, joniseras inte det producerade saltet; det vill säga i ett vattenhaltigt medium som kan hydrolysera. På samma sätt kan syran eller basen neutraliseras med ett salt.

Ovanstående kan åter representeras av den kemiska ekvationen med bokstäverna AXBY. Eftersom Brønsted surhet endast indikeras av H ⁺ och OH ^- jonerna kommer dessa att representera bokstäverna A och Y:

HX + BOH => HOH + BX

Denna kemiska ekvation motsvarar neutralisering, vilket är helt enkelt den reaktion mellan en HX-syra och en BOH bas för att framställa HOH (H ₂ O) och BX saltet, som kan eller inte kan vara lösliga i vatten.

Skelettet kan variera beroende på de stökiometriska koefficienterna eller syrans art (oavsett om den är organisk eller oorganisk).

Nederbörd

Vid denna typ av reaktion är en av produkterna olöslig i mediet, vanligtvis vattenhaltigt, och fälls ut (det fasta ämnet avsätter sig från resten av lösningen).

Schemat är som följer: två lösliga föreningar, AX och BY, blandas och en av produkterna, AY eller BX, fälls ut, vilket beror på löslighetsreglerna:

AX + BY => ÅÅ (er) + BX

AX + BY => AY + BX (s)

I händelse av att både AY och BX är olösliga i vatten kommer paret av joner som presenterar de starkaste elektrostatiska växelverkningarna att falla ut, vilket kan återspeglas kvantitativt i deras värden på löslighetskonstanter (Kps).

I de flesta nederbördreaktioner är emellertid ett salt lösligt och det andra fälls ut. Båda reaktionerna - neutralisering och nederbörd - kan förekomma i samma blandning av ämnen.

exempel

Exempel 1

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

Vilken typ av reaktion är det här? Saltsyra reagerar med natriumhydroxid, alstrar vatten och natriumklorid som en följd. Eftersom NaCl är mycket lösligt i vattenhaltigt medium och en vattenmolekyl också bildades, är reaktionen i exempel 1 en neutralisering.

Exempel 2

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

Varken H ⁺ eller OH ^- jonen är närvarande i denna reaktion , och varken är vattenmolekylen på den högra sidan av den kemiska ekvationen.

Koppar (II) nitrat eller kuprisnitrat byter ut joner med natriumsulfid. Kopparsulfid är olöslig, fälls ut till skillnad från natriumnitrat, ett lösligt salt.

Cu (NO ₃ ) ₂ -lösning är blåaktig, medan Na ₂ S -lösning är gulaktig. När båda är blandade, försvinner färgerna och CuS fälls ut, vilket är en svartaktig fast substans.

Exempel 3

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

Återigen är detta en annan neutraliseringsreaktion. Ättiksyra reagerar med natriumhydroxid för att bilda natriumacetatsaltet och en vattenmolekyl.

Till skillnad från exempel 1 är natriumacetat inte ett salt som är helt joniserat, eftersom anjonen hydrolyseras:

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

Exempel 4

2Hi (aq) + CaCOs ₃ (s) => H ₂ CO ₃ (aq) + CAI ₂ (aq)

I denna reaktion, som även om den inte verkar vara neutralisering, reagerar hydrojodsyran fullständigt med kalkstenen för att alstra kolsyra och kalciumjodid. Vidare sönderdelas utvecklingen av värme (exoterm reaktion) kolsyra till koldioxid och vatten:

H ₂ CO ₃ (aq) => CO ₂ (g) + H ₂ O (l)

Den totala reaktionen är som:

2Hi (aq) + CaCOs ₃ (s) => CO ₂ (g) + H ₂ O (l) + CAI ₂ (aq)

Dessutom neutraliserar kalciumkarbonat, det basiska saltet, hydrojodsyra.

Exempel 5

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

Silvernitrat utbyter joner med natriumklorid och bildar därmed det olösliga saltet silverklorid (vitaktig fällning) och natriumnitrat.

Exempel 6

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

Fosforsyra neutraliseras av kalciumhydroxid och bildar följaktligen det olösliga saltet kalciumfosfat och sex mol vattenmolekyler.

Detta är ett exempel på en dubbel substitutionsreaktion av båda typerna: neutraliseringen av syran och utfällningen av ett olösligt salt.

Exempel 7

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

Kaliumsulfid reagerar med magnesiumsulfat och förenar ^S2– och Mg ²⁺ -jonerna i lösning för att bilda det olösliga magnesiumsulfidsaltet och det lösliga kaliumsulfatsaltet.

Exempel 8

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

Natriumsulfid neutraliserar saltsyra, vilket alstrar natriumklorid och vätesulfid.

Vid denna reaktion bildas inte vatten (till skillnad från de vanligaste neutraliseringarna) utan den icke-elektrolytiska molekylen vätesulfid, vars lukt av ruttna ägg är mycket obehaglig. H ₂ S flyr från lösningen i gasform och resten av arten förblir lösta.

referenser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning, s 150-155.
2. Quimicas.net (2018). Exempel på dubbel substitutionsreaktion. Hämtad 28 maj 2018, från: quimicas.net
3. Metatisreaktioner. Hämtad 28 maj 2018, från: science.uwaterloo.ca
4. Khan akademin. (2018). Dubbla ersättningsreaktioner. Hämtad 28 maj 2018, från: khanacademy.org
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (8 maj 2016). Definition av dubbel ersättningsreaktion. Hämtad 28 maj 2018 från: thoughtco.com