Doppelsubstitutionsreaktionsarten und Beispiele



Die doppelte Substitutionsreaktion, Doppelverschiebung oder Metathese, ist eine, in der ein doppelter Austausch von Ionen zwischen zwei Verbindungen auftritt, ohne dass diese oxidieren oder reduzieren. Es ist eine der elementarsten chemischen Reaktionen.

Die neuen Bindungen werden durch die großen elektrostatischen Anziehungskräfte zwischen den Ionen gebildet. In ähnlicher Weise begünstigt die Reaktion die Bildung von stabileren Spezies, wie zum Beispiel das Wassermolekül. Die allgemeine chemische Gleichung für die doppelte Substitutionsreaktion ist im unteren Bild dargestellt.

Die Ausgangsverbindungen AX und BY reagieren, indem sie "ihre Partner" austauschen und so zwei neue Verbindungen bilden: AY und BX. Diese Reaktion tritt nur auf, wenn A und Y mehr verwandt sind als A und B oder wenn die BX-Verbindungen stabiler sind als die von BY. Da die Reaktion ein einfacher Austausch von Ionen ist, gewinnt oder verliert keiner von diesen Elektronen (Redoxreaktion).

Wenn somit A ein Ladungskation +1 in der Verbindung AX ist, wird es in der Verbindung AY die gleiche Ladung +1 aufweisen. Das gleiche gilt für den Rest der "Briefe". Diese Art von Reaktion ist die Unterstützung von Säure-Base-Reaktionen und Niederschlagsbildung.

Index

  • 1 Arten
    • 1.1 Neutralisierung
    • 1.2 Niederschlag
  • 2 Beispiele
    • 2.1 Beispiel 1
    • 2.2 Beispiel 2
    • 2.3 Beispiel 3
    • 2.4 Beispiel 4
    • 2.5 Beispiel 5
    • 2.6 Beispiel 6
    • 2.7 Beispiel 7
    • 2.8 Beispiel 8
  • 3 Referenzen

Typen

Neutralisierung

Eine starke Säure reagiert mit einer starken Base, um lösliche Salze und Wasser zu erzeugen. Wenn eine der beiden - die Säure oder die Base - schwach ist, ist das erzeugte Salz nicht vollständig ionisiert; das heißt, in einem wässrigen Medium, das zur Hydrolyse fähig ist. Gleichermaßen kann die Säure oder Base mit einem Salz neutralisiert werden.

Das Obige kann wieder durch die chemische Gleichung mit den Buchstaben AXBY dargestellt werden. Da jedoch die Brønsted-Acidität nur durch die H-Ionen angezeigt wird+ und OH-, diese kommen dann für die Buchstaben A und Y:

HX + BOH => HOH + BX

Diese chemische Gleichung entspricht der Neutralisation, die einfach die Reaktion zwischen einer HX - Säure und einer BOH - Base ist, um HOH (H2O) und das BX-Salz, das in Wasser löslich sein kann oder nicht.

Ihr Skelett kann entsprechend den stöchiometrischen Koeffizienten oder der Art der Säure (ob organisch oder anorganisch) variieren.

Niederschlag

Bei dieser Art von Reaktion ist eines der Produkte in dem Medium, im allgemeinen wässrig, unlöslich und fällt aus (der Feststoff erstarrt aus dem Rest der Lösung).

Das Schema ist wie folgt: zwei lösliche Verbindungen, AX und BY, werden gemischt, und eines der Produkte, AY oder BX, präzipitiert, was von den Löslichkeitsregeln abhängt:

AX + BY => AY (s) + BX

AX + BY => AY + BX (s)

Für den Fall, dass sowohl AY als auch BX in Wasser unlöslich sind, wird das Ionenpaar, das die stärksten elektrostatischen Wechselwirkungen aufweist, ausfallen, was quantitativ in ihren Werten der Löslichkeitskonstanten (Kps) widergespiegelt werden kann.

Bei den meisten Fällungsreaktionen ist jedoch ein Salz löslich und das andere fällt aus. Beide Reaktionen - Neutralisation und Ausfällung - können im selben Stoffgemisch stattfinden.

Beispiele

Beispiel 1

HCl (ac) + NaOH (ac) => H2O (l) + NaCl (ac)

Was für eine Reaktion ist das? Salzsäure reagiert mit Natriumhydroxid, was zu Wasser und Natriumchlorid führt. Da NaCl in einem wässrigen Medium sehr löslich ist und auch ein Wassermolekül gebildet wurde, ist die Reaktion von Beispiel 1 eine Neutralisation.

Beispiel 2

Cu (Nr3)2(ac) + Na2S (ac) => CuS (s) + 2NaNO3(ac)

In dieser Reaktion ist kein H-Ion vorhanden+ noch das OH-und das Wassermolekül wird auch nicht auf der rechten Seite der chemischen Gleichung beobachtet.

Kupfer (II) -nitrat oder Kupfer (II) nitrat tauscht Ionen mit Natriumsulfid aus. Kupfersulfid ist unlöslich und bildet im Gegensatz zu Natriumnitrat lösliches Salz.

Die Lösung von Cu (NO3)2 es ist blau, während Na's ist2S ist gelblich. Wenn beide gemischt sind, verschwinden die Farben und das CuS fällt aus, was ein schwärzlicher Feststoff ist.

Beispiel 3

CH3COOH (ac) + NaOH (ac) => CH3COONa (ac) + H2O (l)

Auch dies ist eine weitere Neutralisierungsreaktion. Essigsäure reagiert mit Natriumhydroxid unter Bildung des Natriumacetatsalzes und eines Wassermoleküls.

Anders als in Beispiel 1 ist Natriumacetat kein Salz, das vollständig ionisiert ist, da das Anion hydrolysiert ist:

CH3COO-(ac) + H2O (l) <=> CH3COOH (ac) + OH-(ac)

Beispiel 4

2HI (ac) + CaCO3(s) => H2CO3(ac) + CaI2(ac)

In dieser Reaktion - obwohl sie nicht zu neutralisieren scheint - reagiert die Iodwasserstoffsäure vollständig mit dem Kalkstein unter Bildung von Kohlensäure und Calciumiodid. Zusätzlich setzt die Wärmeabgabe (exotherme Reaktion) Kohlensäure in Kohlendioxid und Wasser um:

H2CO3(ac) => CO2(g) + H2O (l)

Die Gesamtreaktion ist wie folgt:

2HI (ac) + CaCO3(s) => CO2(g) + H2O (I) + CaI2(ac)

In ähnlicher Weise neutralisiert Calciumcarbonat, das basische Salz, die Jodwasserstoffsäure.

Beispiel 5

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

Silbernitrat tauscht Ionen mit Natriumchlorid aus und bildet so das unlösliche Salz von Silberchlorid (weißliches Präzipitat) und Natriumnitrat.

Beispiel 6

2H3PO4(ac) + 3Ca (OH)2(ac) => 6H2O (l) + Ca3(PO4)2(s)

Die Phosphorsäure wird durch das Calciumhydroxid neutralisiert, wodurch das unlösliche Calciumphosphatsalz und sechs Mole Wassermoleküle gebildet werden.

Dies ist ein Beispiel für eine doppelte Substitutionsreaktion beider Arten: die Neutralisation der Säure und die Ausfällung eines unlöslichen Salzes.

Beispiel 7

K2S (ac) + MgSO4(ac) => K2SO4(ac) + MgS (s)

Kaliumsulfid reagiert mit Magnesiumsulfat, wobei sich die Ionen S in Lösung treffen2- und Mg2+ um das unlösliche Salz Magnesiumsulfid und das lösliche Salz Kaliumsulfat zu bilden.

Beispiel 8

Na2S (ac) + HCl (ac) → NaCl (ac) + H2S (g)

Natriumsulfid neutralisiert Salzsäure und erzeugt Natriumchlorid und Schwefelwasserstoff.

In dieser Reaktion bildet sich kein Wasser (im Gegensatz zu den häufigsten Neutralisationen), sondern das nicht-elektrolytische Schwefelwasserstoffmolekül, dessen Geruch nach faulen Eiern sehr unangenehm ist. Der H2S entgeht der Auflösung in Gasform und der Rest der Spezies bleibt gelöst.

Referenzen

  1. Whitten, Davis, Peck und Stanley. Chemie (8. Ausgabe). CENGAGE Learning, S. 150-155.
  2. Quimicas.net (2018). Beispiele für doppelte Ersatzreaktion. Abgerufen am 28. Mai 2018 von: quimicas.net
  3. Metathesereaktionen. Abgerufen am 28. Mai 2018 von: science.uwaterloo.ca
  4. Khan-Akademie. (2018). Doppelte Ersatzreaktionen. Abgerufen am 28. Mai 2018 von: khanacademy.org
  5. Helmenstin, Anne Marie, Ph.D. (8. Mai 2016). Doppelte Ersatzreaktionsdefinition. Abgerufen am 28. Mai 2018 von: thinkco.com