REAKCE DVOJÍ SUBSTITUCE: TYPY A PŘÍKLADY - CHEMIE - 2025

Dvojité substituce, dvojité posunutí nebo Výměnná reakce je taková, ve které dochází k výměně iontů dvojitý mezi dvě sloučeniny, aniž by kterýkoli z těchto oxiduje nebo redukuje. Je to jedna z nejzákladnějších chemických reakcí.

Nové vazby jsou tvořeny velkými elektrostatickými přitažlivými silami mezi ionty. Stejně tak reakce podporuje tvorbu nejstabilnějších druhů, zejména molekuly vody. Obrázek níže ukazuje obecnou chemickou rovnici pro dvojitou substituční reakci.

Počáteční sloučeniny AX a BY reagují výměnou „svých partnerů“ a vytvářejí tak dvě nové sloučeniny: AY a BX. K této reakci dochází, pouze pokud A a Y jsou více příbuzné než A a B, nebo pokud jsou vazby BX stabilnější než vazby BY. Protože jde o jednoduchou iontovou výměnu, iont nezískává ani neztrácí elektrony (redoxní reakce).

Pokud je tedy A kation s +1 nábojem ve sloučenině AX, bude mít stejný náboj +1 ve sloučenině AY. Totéž platí pro zbytek „dopisů“. Tento typ reakce je podporou acidobazických reakcí a tvorby sraženin.

Typy

Neutralizace

Silná kyselina reaguje se silnou bází za vzniku rozpustných solí a vody. Když je jedna ze dvou - kyselina nebo báze - slabá, vyrobená sůl není úplně ionizovaná; to je ve vodném médiu schopném hydrolyzovat. Podobně může být kyselina nebo báze neutralizována solí.

Výše uvedené může být opět reprezentováno chemickou rovnicí s písmeny AXBY. Nicméně, protože Brønstedova kyselost je indikována pouze H ⁺ a OH ^- ionty, pak tyto reprezentují písmena A a Y:

HX + BOH => HOH + BX

Tyto chemické rovnice odpovídá neutralizaci, která je potom se reakce mezi kyselinou HX a BOH bázi za vzniku HOH (H ₂ O) a BX soli, která může nebo nemusí být rozpustné ve vodě.

Jeho kostra se může lišit podle stechiometrických koeficientů nebo povahy kyseliny (pokud je organická nebo anorganická).

Srážky

Při tomto typu reakce je jeden z produktů nerozpustný v médiu, obvykle vodném, a vysráží se (pevná látka se usadí ze zbytku roztoku).

Schéma je následující: smíchají se dvě rozpustné sloučeniny, AX a BY, a jeden z produktů, AY nebo BX, se vysráží, což bude záviset na pravidlech rozpustnosti:

AX + BY => AY + BX

AX + BY => AY + BX (s)

V případě, že jsou jak AY, tak BX nerozpustné ve vodě, dojde k vysrážení dvojice iontů, které vykazují nejsilnější elektrostatické interakce, což se může kvantitativně odrazit v jejich hodnotách konstant rozpustnosti (Kps).

Ve většině srážkových reakcí je však jedna sůl rozpustná a druhá se vysráží. Obě reakce - neutralizace a srážení - se mohou vyskytovat ve stejné směsi látek.

Příklady

Příklad 1

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

Jaká je to reakce? Kyselina chlorovodíková reaguje s hydroxidem sodným a v důsledku toho vytváří vodu a chlorid sodný. Protože NaCl je velmi rozpustný ve vodném médiu a vznikla také molekula vody, reakce z příkladu 1 je neutralizací.

Příklad 2

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

V této reakci není přítomen ani H ⁺ ani OH ^- ion a ani molekula vody není na pravé straně chemické rovnice.

Dusičnan měďnatý nebo dusičnan měďnatý vyměňuje ionty za sirník sodný. Sulfid měďnatý je nerozpustný a na rozdíl od dusičnanu sodného precipituje rozpustnou sůl.

Cu (NO ₃) ₂ řešení je namodralé, zatímco Na ₂ S řešením je nažloutlý. Když jsou obě smíchány, barvy zmizí a CuS se vysráží, což je načernalá pevná látka.

Příklad 3

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

To je opět další neutralizační reakce. Kyselina octová reaguje s hydroxidem sodným za vzniku octanu sodného a molekuly vody.

Na rozdíl od příkladu 1 není octan sodný sůl, která je plně ionizovaná, protože anion je hydrolyzován:

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

Příklad 4

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

V této reakci - která se nezdá být neutralizací - kyselina jodovodíková zcela reaguje s vápencem za vzniku kyseliny uhličité a jodidu vápenatého. Vývoj tepla (exotermická reakce) dále rozkládá kyselinu uhličitou na oxid uhličitý a vodu:

H ₂ CO ₃ (aq) => CO ₂ (g) + H ₂ O (l)

Celková reakce je následující:

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

Také uhličitan vápenatý, bazická sůl, neutralizuje kyselinu jodovodíkovou.

Příklad 5

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

Dusičnan stříbrný vyměňuje ionty za chlorid sodný, čímž se tvoří nerozpustná sůl chloridu stříbrného (bělavá sraženina) a dusičnan sodný.

Příklad 6

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

Kyselina fosforečná je neutralizována hydroxidem vápenatým a následně tvoří nerozpustnou sůl fosforečnanu vápenatého a šest molů molekul vody.

Toto je příklad dvojí substituční reakce obou typů: neutralizace kyseliny a vysrážení nerozpustné soli.

Příklad 7

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

Sulfid draselný reaguje se síranem hořečnatým a spojuje ionty S ^2– a Mg ²⁺ v roztoku za vzniku nerozpustné soli sulfidu hořečnatého a rozpustné soli síranu draselného.

Příklad 8

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

Sulfid sodný neutralizuje kyselinu chlorovodíkovou a vytváří chlorid sodný a sirovodík.

Při této reakci nevzniká voda (na rozdíl od nejčastějších neutralizací), ale neelektrolytická molekula sirovodíku, jejíž vůně shnilých vajec je velmi nepříjemná. H ₂ S uniká z roztoku v plynné formě a zbytek druhu zůstává rozpuštěn.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. Chemie. (8. ed.). CENGAGE Learning, s. 150-155.
2. Quimicas.net (2018). Příklady dvojité substituční reakce. Citováno 28. května 2018 z: quimicas.net
3. Metathesis Reactions. Citováno z 28. května 2018, z: science.uwaterloo.ca
4. Khan Academy. (2018). Dvojité náhradní reakce. Citováno z 28. května 2018, z: khanacademy.org
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (8. května 2016). Definice reakce dvojité náhrady. Citováno z 28. května 2018, z: thinkco.com