- typer
- Neutralisering
- Nedbør
- eksempler
- Eksempel 1
- Eksempel 2
- Eksempel 3
- Eksempel 4
- Eksempel 5
- Eksempel 6
- Eksempel 7
- Eksempel 8
- Referencer
Den dobbelte substitutions-, dobbeltfortrængnings- eller metathesereaktion er en, hvor en dobbelt ionbytning finder sted mellem to forbindelser, uden at nogen af disse oxideres eller reduceres. Det er en af de mest elementære kemiske reaktioner.
De nye bindinger dannes af de store elektrostatiske, attraktive kræfter mellem ionerne. Ligeledes favoriserer reaktionen dannelsen af den mest stabile art, hovedsageligt vandmolekylet. Billedet herunder illustrerer den generelle kemiske ligning for den dobbelte substitutionsreaktion.
De oprindelige forbindelser AX og BY reagerer ved at udveksle "deres partnere" og danner således to nye forbindelser: AY og BX. Denne reaktion finder sted, hvis og kun hvis A og Y er mere beslægtede end A og B, eller hvis BX-bindingerne er mere stabile end BY. Da reaktionen er en enkel ionbytning vinder eller mister hverken ion elektroner (redoxreaktion).
Hvis A er et kation med +1-ladning i forbindelse AX, vil det således have den samme +1-ladning i forbindelse AY. Det samme gælder for resten af "bogstaverne". Denne type reaktion er understøttelse af syre-base-reaktioner og dannelse af bundfald.
typer
Neutralisering
En stærk syre reagerer med en stærk base for at producere opløselige salte og vand. Når en af de to - syren eller basen - er svag, ioniseres det producerede salt ikke fuldstændigt; det vil sige i et vandigt medium, der er i stand til hydrolysering. Ligeledes kan syren eller basen neutraliseres med et salt.
Ovenstående kan igen repræsenteres ved den kemiske ligning med bogstaverne AXBY. Da Brønsted-surhed imidlertid kun er angivet med H + og OH - ioner, repræsenterer disse derefter bogstaverne A og Y:
HX + BOH => HOH + BX
This reaktionsskema svarer til neutralisering, hvilket er simpelthen reaktionen mellem en HX syre og en BOH base til fremstilling HOH (H 2 O) og BX salt, som måske eller måske ikke være opløselig i vand.
Dets skelet kan variere afhængigt af de støkiometriske koefficienter eller syrens art (hvis den er organisk eller uorganisk).
Nedbør
I denne reaktionstype er et af produkterne uopløseligt i mediet, generelt vandigt, og det udfældes (det faste stof sætter sig fra resten af opløsningen).
Skemaet er som følger: to opløselige forbindelser, AX og BY, blandes, og et af produkterne, AY eller BX, udfældes, hvilket afhænger af opløselighedsreglerne:
AX + BY => ÅÅ (er) + BX
AX + BY => AY + BX (r)
I tilfælde af at både AY og BX er uopløselige i vand, vil paret af ioner, der præsenterer de stærkeste elektrostatiske interaktioner, udfældes, hvilket kan afspejles kvantitativt i deres værdier af opløselighedskonstanter (Kps).
I de fleste nedbørreaktioner er det ene salt imidlertid opløseligt, og det andet præcipiterer. Begge reaktioner - neutralisering og nedbør - kan forekomme i den samme blanding af stoffer.
eksempler
Eksempel 1
HCI (aq) + NaOH (aq) => H 2 O (l) + NaCl (aq)
Hvilken reaktion er det her? Saltsyre reagerer med natriumhydroxid og frembringer vand og natriumchlorid som en konsekvens. Da NaCl er meget opløselig i vandigt medium, og der også blev dannet et vandmolekyle, er reaktionen i eksempel 1 en neutralisering.
Eksempel 2
Cu (NO 3) 2 (aq) + Na 2 S (aq) => CuS (s) + 2NaNO 3 (aq)
Hverken H + eller OH - ion er til stede i denne reaktion, og vandmolekylet er heller ikke på højre side af den kemiske ligning.
Kobber (II) nitrat eller kuprisk nitrat udveksler ioner med natriumsulfid. Kobbersulfid er uopløseligt og udfælder i modsætning til natriumnitrat, et opløseligt salt.
Cu (NO 3) 2 opløsning er blålig, mens Na 2 S opløsning er gullig. Når begge blandes, forsvinder farverne, og CuS udfældes, hvilket er et sortligt fast stof.
Eksempel 3
CH 3 COOH (aq) + NaOH (aq) => CH 3 COONa (aq) + H 2 O (l)
Igen er dette en anden neutraliseringsreaktion. Eddikesyre reagerer med natriumhydroxid til dannelse af natriumacetatsaltet og et vandmolekyle.
I modsætning til eksempel 1 er natriumacetat ikke et salt, der er fuldt ioniseret, da anionen er hydrolyseret:
CH 3 COO - (aq) + H 2 O (l) <=> CH 3 COOH (aq) + OH - (aq)
Eksempel 4
2Hi (aq) + CaCO 3 (s) => H 2 CO 3 (aq) + CAI 2 (aq)
I denne reaktion - som selv om det ikke ser ud til at være neutralisering - reagerer hydroiodidsyren fuldstændigt med kalkstenen til dannelse af kulsyre og calciumiodid. Endvidere nedbrydes udviklingen af varme (eksoterm reaktion) kulsyre til kuldioxid og vand:
H 2 CO 3 (aq) => CO 2 (g) + H 2 O (l)
Den samlede reaktion er som:
2Hi (aq) + CaCO 3 (s) => CO 2 (g) + H 2 O (l) + CAI 2 (aq)
Desuden neutraliserer calciumcarbonat, det basiske salt, hydroiodylsyre.
Eksempel 5
AgNO 3 (aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO 3 (aq)
Sølvnitrat udveksler ioner med natriumchlorid og danner således det uopløselige salt sølvchlorid (hvidligt bundfald) og natriumnitrat.
Eksempel 6
2H 3 PO 4 (aq) + 3Ca (OH) 2 (aq) => 6H 2 O (l) + Ca 3 (PO 4) 2 (s)
Phosphorsyre neutraliseres af calciumhydroxid, hvilket danner følgelig det uopløselige salt calciumphosphat og seks mol vandmolekyler.
Dette er et eksempel på en dobbelt substitutionsreaktion af begge typer: neutralisering af syren og udfældning af et uopløseligt salt.
Eksempel 7
K 2 S (aq) + MgSO 4 (aq) => K 2 SO 4 (aq) + MGS (s)
Kaliumsulfid reagerer med magnesiumsulfat og samler S2- og Mg 2+ -ionerne i opløsning til dannelse af det uopløselige magnesiumsulfidsalt og det opløselige kaliumsulfatsalt.
Eksempel 8
Na 2 S (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H 2 S (g)
Natriumsulfid neutraliserer saltsyre og frembringer natriumchlorid og hydrogensulfid.
I denne reaktion dannes ikke vand (i modsætning til de mest almindelige neutraliseringer) men det ikke-elektrolytiske molekyle hydrogensulfid, hvis lugt af rådne æg er meget ubehagelig. H 2 S undslipper fra opløsningen i gasform og resten af arterne forbliver opløst.
Referencer
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8. udgave). CENGAGE Learning, s 150-155.
- Quimicas.net (2018). Eksempler på dobbelt substitutionsreaktion. Hentet 28. maj 2018 fra: quimicas.net
- Metathesis-reaktioner. Hentet den 28. maj 2018 fra: science.uwaterloo.ca
- Khan Academy. (2018). Dobbelt udskiftningsreaktioner. Hentet den 28. maj 2018 fra: khanacademy.org
- Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (8. maj 2016). Definition af dobbelt udskiftningsreaktion. Hentet den 28. maj 2018 fra: thoughtco.com