Reactietypen en voorbeelden van dubbele substitutie

De dubbele substitutiereactie, dubbele verplaatsing of metathese, is er een waarbij een dubbele ionenuitwisseling plaatsvindt tussen twee verbindingen, zonder dat een van deze wordt geoxideerd of verminderd. Het vormt een van de meest elementaire chemische reacties.

De nieuwe bindingen worden gevormd door de grote elektrostatische aantrekkingskracht tussen de ionen. Evenzo bevordert de reactie de vorming van de meest stabiele soort, voornamelijk het watermolecuul. De onderstaande afbeelding illustreert de algemene chemische vergelijking voor de dubbele substitutiereactie..

De oorspronkelijke verbindingen AX en BY reageren door "hun partners" uit te wisselen en vormen zo twee nieuwe verbindingen: AY en BX. Deze reactie treedt alleen op als A en Y meer verwant zijn dan A en B, of als de BX-bindingen stabieler zijn dan die van BY. Omdat de reactie een eenvoudige ionenuitwisseling is, wint noch verliest ionen elektronen (redoxreactie).

Dus als A een kation is met +1 lading in verbinding AX, zal het dezelfde +1 lading hebben in verbinding AY. Hetzelfde geldt voor de rest van de "letters". Dit type reactie is de ondersteuning van zuur-base-reacties en de vorming van precipitaten..

Artikel index

• 1 soorten
  • 1.1 Neutralisatie
  • 1.2 Neerslag
• 2 voorbeelden
  • 2.1 Voorbeeld 1
  • 2.2 Voorbeeld 2
  • 2.3 Voorbeeld 3
  • 2.4 Voorbeeld 4
  • 2.5 Voorbeeld 5
  • 2.6 Voorbeeld 6
  • 2.7 Voorbeeld 7
  • 2.8 Voorbeeld 8
• 3 referenties

Types

Neutralisatie

Een sterk zuur reageert met een sterke base om oplosbare zouten en water te produceren. Als een van de twee - het zuur of de base - zwak is, is het geproduceerde zout niet volledig geïoniseerd; dat wil zeggen in een waterig medium dat kan hydrolyseren. Evenzo kan het zuur of de base worden geneutraliseerd met een zout..

Het bovenstaande kan weer worden weergegeven door de chemische vergelijking met de letters AXBY. Omdat Brønsted de zuurgraad echter alleen wordt aangegeven door H-ionen⁺ en OH^-, Deze komen dan om de letters A en Y te vertegenwoordigen:

HX + BOH => HOH + BX

Deze chemische vergelijking komt overeen met neutralisatie, wat simpelweg de reactie is tussen een HX-zuur en een BOH-base om HOH (H_tweeO) en het BX-zout, dat al dan niet oplosbaar is in water.

Het skelet kan variëren afhankelijk van de stoichiometrische coëfficiënten of de aard van het zuur (als het organisch of anorganisch is).

Neerslag

Bij dit type reactie is een van de producten onoplosbaar in het medium, meestal waterig, en slaat neer (de vaste stof bezinkt uit de rest van de oplossing).

Het schema is als volgt: twee oplosbare verbindingen, AX en BY, worden gemengd en een van de producten, AY of BX, slaat neer, afhankelijk van de oplosbaarheidsregels:

AX + BY => AY (s) + BX

AX + BY => AY + BX (s)

In het geval dat zowel AY als BX onoplosbaar zijn in water, zal het paar ionen dat de sterkste elektrostatische interacties vertoont, neerslaan, wat kwantitatief kan worden weerspiegeld in hun waarden van oplosbaarheidconstanten (Kps).

Bij de meeste neerslagreacties is het ene zout echter oplosbaar en slaat het andere neer. Beide reacties - neutralisatie en neerslag - kunnen optreden in hetzelfde mengsel van stoffen.

Voorbeelden

voorbeeld 1

HCl (aq) + NaOH (aq) => H_tweeO (l) + NaCl (aq)

Wat voor reactie is dit? Zoutzuur reageert met natriumhydroxide en vormt als gevolg water en natriumchloride. Vanwege het feit dat NaCl zeer oplosbaar is in waterig medium en dat er ook een watermolecuul is gevormd, is de reactie van voorbeeld 1 neutralisatie.

Voorbeeld 2

Stempel₃​_twee(ac) + Na_tweeS (ac) => CuS (s) + 2NaNO₃(ac)

Noch het H-ion is aanwezig in deze reactie⁺ noch de OH^-, en evenmin wordt het watermolecuul aan de rechterkant van de chemische vergelijking waargenomen.

Koper (II) nitraat, of koper (II) nitraat, wisselt ionen uit met natriumsulfide. Kopersulfide is onoplosbaar, neerslaat in tegenstelling tot natriumnitraat, oplosbaar zout.

De Cu-oplossing (NO₃​_twee is blauwachtig, terwijl Na_tweeS is gelig. Wanneer beide worden gemengd, verdwijnen de kleuren en slaat CuS neer, wat een zwartachtige vaste stof is..

Voorbeeld 3

CH₃COOH (aq) + NaOH (aq) => CH₃COONa (ac) + H_tweeO (l)

Nogmaals, dit is een andere neutralisatiereactie. Azijnzuur reageert met natriumhydroxide om het natriumacetaatzout en een watermolecuul te vormen.

In tegenstelling tot voorbeeld 1 is natriumacetaat geen zout dat volledig geïoniseerd is, aangezien het anion gehydrolyseerd is:

CH₃COO^-(ac) + H_tweeO (l) <=> CH₃COOH (aq) + OH^-(ac)

Voorbeeld 4

2HI (ac) + CaCO₃(s) => H_tweeCO₃(ac) + CaI_twee(ac)

In deze reactie - die, hoewel het geen neutralisatie lijkt te zijn - reageert het joodwaterstofzuur volledig met de kalksteen om koolzuur en calciumjodide te genereren. Bovendien wordt door de warmteontwikkeling (exotherme reactie) koolzuur afgebroken tot kooldioxide en water:

H._tweeCO₃(ac) => CO_twee(g) + H_tweeO (l)

De algemene reactie is als:

2HI (ac) + CaCO₃(s) => CO_twee(g) + H_tweeO (l) + CaI_twee(ac)

Evenzo neutraliseert calciumcarbonaat, een basisch zout, joodwaterstofzuur.

Voorbeeld 5

AgNO₃(aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO₃(ac)

Zilvernitraat wisselt ionen uit met natriumchloride en vormt zo het onoplosbare zout zilverchloride (witachtig neerslag) en natriumnitraat..

Voorbeeld 6

2H₃PO₄(ac) + 3Ca (OH)_twee(ac) => 6H_tweeO (l) + Ca₃(PO₄​_twee(s)

Fosforzuur wordt geneutraliseerd door calciumhydroxide, waardoor het onoplosbare zout calciumfosfaat en zes mol watermoleculen worden gevormd..

Dit is een voorbeeld van een dubbele substitutiereactie van beide typen: de neutralisatie van het zuur en het neerslaan van een onoplosbaar zout..

Voorbeeld 7

K_tweeS (ac) + MgSO₄(ac) => K_tweeSW₄(ac) + MgS (s)

Kaliumsulfide reageert met magnesiumsulfaat en verzamelt de S-ionen in oplossing^twee- en Mg^twee+ om het onoplosbare zout van magnesiumsulfide en het oplosbare zout van kaliumsulfaat te vormen.

Voorbeeld 8

Na_tweeS (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H_tweeS (g)

Natriumsulfide neutraliseert zoutzuur en genereert natriumchloride en waterstofsulfide.

Bij deze reactie wordt geen water gevormd (in tegenstelling tot de meest voorkomende neutralisaties) maar het niet-elektrolytische molecuul waterstofsulfide, waarvan de geur van rotte eieren erg onaangenaam is. De H_tweeS ontsnapt uit de oplossing in gasvorm en de rest van de soort blijft opgelost.

Referenties

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemie. (8e ed.). CENGAGE Leren, p 150-155.
2. Quimicas.net (2018). Voorbeelden van dubbele substitutiereactie. Opgehaald op 28 mei 2018, van: quimicas.net
3. Metathese reacties. Opgehaald op 28 mei 2018, van: science.uwaterloo.ca
4. Khan Academy. (2018). Dubbele vervangingsreacties. Opgehaald op 28 mei 2018, van: khanacademy.org
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (8 mei 2016). Definitie van dubbele vervangingsreactie. Opgehaald op 28 mei 2018, van: thoughtco.com