REACȚIE DE SUBSTITUȚIE DUBLĂ: TIPURI ȘI EXEMPLE - CHIMIE - 2025

Reacția dublă de substituție , deplasare dublă sau metateză este una în care se produce un schimb de ioni dubli între doi compuși, fără ca niciunul dintre aceștia să fie oxidat sau redus. Este una dintre cele mai elementare reacții chimice.

Noile legături sunt formate de forțele mari atractive electrostatice dintre ioni. De asemenea, reacția favorizează formarea celor mai stabile specii, în principal molecula de apă. Imaginea de mai jos ilustrează ecuația chimică generală pentru reacția de dublă substituție.

Compușii inițiali AX și BY reacționează schimbând „partenerii lor” și formează astfel doi compuși noi: AY și BX. Această reacție are loc dacă și numai dacă A și Y sunt mai înrudite decât A și B sau dacă legăturile BX sunt mai stabile decât cele ale lui BY. Deoarece reacția este un simplu schimb de ioni, nici ionul nu câștigă sau pierde electroni (reacție redox).

Astfel, dacă A este un cation cu sarcină +1 în compusul AX, acesta va avea aceeași sarcină +1 în compusul AY. Același lucru este valabil și pentru restul „scrisorilor”. Acest tip de reacție este susținerea reacțiilor acido-bazice și formarea precipitațiilor.

Tipuri

Neutralizare

Un acid puternic reacționează cu o bază puternică pentru a produce săruri solubile și apă. Când unul dintre cei doi - acidul sau baza - este slab, sarea produsă nu este complet ionizată; adică într-un mediu apos capabil să hidrolizeze. De asemenea, acidul sau baza pot fi neutralizate cu o sare.

Cele de mai sus pot fi reprezentate din nou prin ecuația chimică cu literele AXBY. Cu toate acestea, deoarece aciditatea Bronsted este indicată doar de H ⁺ și OH ^- ioni , aceștia vin apoi să reprezinte literele A și Y:

HX + BOH => HOH + BX

Această ecuație chimică corespunde neutralizării, care este pur și simplu reacția dintre un acid HX și o bază BOH pentru a produce HOH (H ₂ O) și sarea BX, care poate fi sau nu solubilă în apă.

Scheletul său poate varia în funcție de coeficienții stoechiometrici sau de natura acidului (dacă este organic sau anorganic).

Precipitare

În acest tip de reacție, unul dintre produse este insolubil în mediu, în general apos și se precipită (solidul se stabilește de restul soluției).

Schema este următoarea: doi compuși solubili, AX și BY, sunt amestecate și unul dintre produse, AY sau BX, precipită, care va depinde de regulile de solubilitate:

AX + BY => AY (s) + BX

AX + BY => AY + BX (s)

În cazul în care atât AY cât și BX sunt insolubile în apă, perechea de ioni care prezintă cele mai puternice interacțiuni electrostatice vor precipita, ceea ce poate fi reflectat cantitativ în valorile constanților de solubilitate (Kps).

Cu toate acestea, în majoritatea reacțiilor de precipitații, o sare este solubilă și cealaltă precipită. Ambele reacții - neutralizarea și precipitațiile - pot apărea în același amestec de substanțe.

Exemple

Exemplul 1

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

Ce fel de reacție este aceasta? Acidul clorhidric reacționează cu hidroxidul de sodiu, generând în consecință apă și clorură de sodiu. Deoarece NaCl este foarte solubil în mediu apos și s-a format și o moleculă de apă, reacția din Exemplul 1 este una de neutralizare.

Exemplul 2

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

Nici H ⁺ și nici OH ^{- nu} sunt prezente în această reacție și nici molecula de apă din partea dreaptă a ecuației chimice nu este.

Nitratul de cupru (II) sau nitratul cupric schimbă ioni cu sulfura de sodiu. Sulfura de cupru este insolubilă, precipitând spre deosebire de nitratul de sodiu, o sare solubilă.

Cu (NO ₃ ) ₂ soluție este albăstruie, în timp ce Na ₂ S soluția este gălbuie. Când ambele sunt amestecate, culorile dispar și CuS precipită, ceea ce este un solid negricios.

Exemplul 3

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

Din nou, aceasta este o altă reacție de neutralizare. Acidul acetic reacționează cu hidroxidul de sodiu pentru a forma sare de acetat de sodiu și o moleculă de apă.

Spre deosebire de exemplul 1, acetatul de sodiu nu este o sare care este complet ionizată, deoarece anionul este hidrolizat:

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

Exemplul 4

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

În această reacție, care, deși nu pare a fi neutralizare, acidul hidroiodic reacționează complet cu calcarul pentru a genera acid carbonic și iodură de calciu. Mai mult, evoluția căldurii (reacție exotermică) descompune acidul carbonic în dioxid de carbon și apă:

H ₂ CO ₃ (aq) => CO ₂ (g) + H ₂ O (l)

Reacția generală este următoarea:

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

De asemenea, carbonatul de calciu, sarea de bază, neutralizează acidul hidroiodic.

Exemplul 5

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

Nitratul de argint schimbă ioni cu clorură de sodiu, formând astfel clorura de argint cu sare insolubilă (precipitat albicios) și nitratul de sodiu.

Exemplul 6

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

Acidul fosforic este neutralizat de hidroxidul de calciu, formând în consecință fosfatul de calciu insolubil de sare și șase moli de molecule de apă.

Acesta este un exemplu de reacție de substituție dublă a ambelor tipuri: neutralizarea acidului și precipitația unei sări insolubile.

Exemplul 7

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

Sulfura de potasiu reacționează cu sulfat de magneziu, reunind ioni S ^2– și Mg ²⁺ în soluție pentru a forma sa sulfura de magneziu insolubilă și sarea solubilă de potasiu.

Exemplul 8

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

Sulfura de sodiu neutralizează acidul clorhidric, generând clorură de sodiu și hidrogen sulfurat.

În această reacție, nu se formează apă (spre deosebire de cele mai frecvente neutralizări), ci molecula neelectrolitică hidrogen sulfurat, al cărui miros de ouă putrede este foarte neplăcut. H ₂ S iese din soluție sub formă gazoasă și restul speciei rămân dizolvate.

Referințe

1. Whitten, Davis, Peck și Stanley. Chimie. (Ediția a VIII-a). CENGAGE Learning, p 150-155.
2. Quimicas.net (2018). Exemple de reacție de substituție dublă. Preluat 28 mai 2018, de la: quimicas.net
3. Reactii de metateza. Preluat pe 28 mai 2018, de la: science.uwaterloo.ca
4. Academia Khan. (2018). Reacții duble de înlocuire. Preluat pe 28 mai 2018, de la: khanacademy.org
5. Helmenstine, Anne Marie, doctorat. (8 mai 2016). Reacție dublă de înlocuire Reacție. Preluat pe 28 mai 2018, de pe: thinkco.com