- Forskydningsreaktioner
- Enkel
- Fortrængning af brint og metaller
- Forskydning med halogener
- Dobbelt
- Syre-base neutraliseringsreaktion
- eksempler
- Enkel
- Dobbelt
- Referencer
De forskydningsreaktioner er alle de, i hvilke en kemisk species sig til en anden inden for en forbindelse. Denne forskydning kan være enkel eller dobbelt, idet den adskiller sig fra at i den første er det et element, der bevæger sig, mens det i det andet er en ændring af "par" mellem to forbindelser.
Disse typer reaktioner er kun mulige under visse betingelser: En af arten skal have et oxidationsnummer på nul, eller alle skal nødvendigvis ioniseres. Hvad betyder et oxidationsnummer på nul? Det betyder, at arten er i sin naturlige tilstand.
Et meget illustrerende eksempel på den ovennævnte fremgangsmåde er reaktionen mellem en kobbertråd og en sølvnitratopløsning. Da kobber er et metal i sin naturlige tilstand, er dens oxidationsnummer nul; På den anden side er sølv +1 (Ag +), som ligger opløst sammen med nitrationerne (NO 3 -).
Metaller opgiver elektroner, men nogle er mere aktive end andre; Dette betyder, at ikke alle metaller ruster så let. Da kobber er mere aktivt end sølv, donerer det sine elektroner til det, hvilket reducerer det til dets naturlige tilstand, reflekteret som en sølvoverflade, der dækker kobbertråden (billedet ovenfor).
Forskydningsreaktioner
Enkel
Fortrængning af brint og metaller
Det øverste billede viser en søjle i faldende rækkefølge af aktivitet, der fremhæver brintmolekylet. De metaller over dette vil være i stand til at forskyde det i ikke-oxiderende syrer (HCI, HF, H 2 SO 4, etc.), og dem nedenfor vil ikke reagere på alle.
Den enkle forskydningsreaktion kan beskrives ved følgende generelle ligning:
A + BC => AB + C
En fortrænger C, som kan være H 2 molekyle eller et andet metal. Hvis H 2 dannes ved reduktion med H + -ioner (2H + + 2e - => H 2), derefter arter Et must - på grund af bevarelse af masse og energi - giver elektronerne: Det skal oxideres.
På den anden side, hvis A og C er metalliske arter, men C er i den ioniske form (M +) og A i sin naturlige tilstand, vil forskydningsreaktionen kun forekomme, hvis A er mere aktiv end C, hvilket tvinger sidstnævnte at acceptere elektroner for at reducere til deres metalliske tilstand (M).
Forskydning med halogener
På samme måde kan halogener (F, Cl, Br, I, At) bevæge sig med hinanden, men efter en anden række aktiviteter. For disse falder aktiviteten, når man falder gennem gruppe 7A (eller 17): I
For eksempel forekommer følgende reaktion naturligt:
F 2 (g) + 2NaI (ac) => 2NaF (ac) + I 2 (s)
Denne anden producerer dog ingen produkter af de netop forklarede grunde:
I 2 (r) + NaF (ac) => X
I ovennævnte ligning betyder X, at der ikke er nogen reaktion.
Med denne viden kan det forudsiges, hvilken blanding af halogensalte med de rene elementer, der producerer produkter. Som en mnemonisk fortrænger ikke jod (et flygtigt lilla fast stof) nogen af de andre halogener, men de andre fortrænger det, når det er i ionform (Na + I -).
Dobbelt
Den dobbelte forskydningsreaktion, også kendt som metathesereaktionen, er repræsenteret som følger:
AB + CD => AD + CB
Denne gang fortrænger ikke kun A C, men også B fortrænger D. Denne type forskydning forekommer kun, når opløsninger af opløselige salte blandes, og der dannes et bundfald; dvs. AD eller CB skal være uopløselige og have stærke elektrostatiske interaktioner.
For eksempel, når man blander opløsninger af KBr og AgNO 3, bevæger de fire ioner sig gennem mediet, indtil de danner de tilsvarende par af ligningen:
KBr (aq) + AgNO 3 (aq) => AgBr (s) + KNO 3 (aq)
Ag + og Br - ioner danner sølvbromidudfældningen, medens K + og NO 3 - ikke kan arrangeres til at danne en krystal af kaliumnitrat.
Syre-base neutraliseringsreaktion
Når en syre neutraliseres med en base, opstår en dobbelt forskydningsreaktion:
HCI (aq) + NaOH (aq) => NaCl (aq) + H 2 O (l)
Her dannes der ikke bundfald, da natriumchlorid er et meget opløseligt salt i vand, men der sker en ændring i pH, der justeres til en værdi tæt på 7.
I den følgende reaktion forekommer imidlertid en ændring i pH og dannelsen af et bundfald samtidigt:
H 3 PO 4 (aq) + 3Ca (OH) 2 => Ca 3 (PO 4) 2 (s) + 3H 2 O (l)
Calciumphosphat er uopløseligt, udfældes som et hvidt fast stof, medens phosphorsyre neutraliseres med calciumhydroxid.
eksempler
Enkel
Cu (s) + 2AgNO 3 (aq) => Cu (NO 3) 2 (aq) + 2Ag (s)
Dette er kobbertrådens billedreaktion. Hvis du ser på serien med kemiske aktiviteter for metaller, vil du opdage, at kobber er over sølv, så det kan fortrænge det.
Zn (r) + CuSO 4 (aq) => ZnSO 4 (aq) + Cu (s)
Med denne anden reaktion sker det modsatte: nu den blålig opløsning af CuSO 4 bliver transparent som kobber bundfald som metal og, på samme tid, de metalliske zink disintegrerer i det opløselige zinksulfat salt.
2Al (s) + 3NiBr 2 (ac) => 2AlBr 3 (ac) + 3Ni (s)
Igen forekommer denne reaktion, fordi aluminium er over nikkel i serien med kemiske aktiviteter.
Sn (s) + H 2 SO 4 (aq) => SnSO 4 (aq) + H 2 (g)
Her fortrænger tin brint, selvom det er meget tæt på det i serien.
2K (s) + 2H 2 O (l) => 2KOH (aq) + H 2 (g)
Endelig er de metaller, der er i den højeste del af serien, så reaktive, at de endda fortrænger brintet i vandmolekylerne, hvilket frembringer en meget eksoterm (og eksplosiv) reaktion.
Dobbelt
Zn (NO 3) 2 (aq) + 2NaOH (aq) => Zn (OH) 2 (s) + 2NaNO 3 (aq)
Selv om basen ikke neutraliserer nogen syre, har OH - ionerne mere affinitet for Zn 2+ end NO 3 - ioner; af denne grund opstår dobbelt forskydning.
Cu (NO 3) 2 (aq) + Na 2 S (aq) => CuS (s) + 2NaNO 3 (aq)
Denne reaktion ligner meget den foregående med den forskel, at begge forbindelser er salte opløst i vand.
Referencer
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8. udgave). CENGAGE Learning, s 145-150.
- Toby Hudson. (3. april 2012). Udfældning af sølv på kobber.. Taget fra: commons.wikimedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (3. maj 2018). Hvad er en forskydningsreaktion inden for kemi? Taget fra: thoughtco.com
- amrita.olabs.edu.in,. (2011). Enkelt forskydningsreaktion. Taget fra: amrita.olabs.edu.in
- Byju s. (15. september 2017). Forskydningsreaktioner. Taget fra: byjus.com
- Typer af kemiske reaktioner: Enkelt- og dobbeltforskydningsreaktioner. Taget fra: jsmith.cis.byuh.edu