- Typen
- Neutralisation
- Niederschlag
- Beispiele
- Beispiel 1
- Beispiel 2
- Beispiel 3
- Beispiel 4
- Beispiel 5
- Beispiel 6
- Beispiel 7
- Beispiel 8
- Verweise
Bei der Doppelsubstitutions- , Doppelverdrängungs- oder Metathesereaktion findet ein Doppelionenaustausch zwischen zwei Verbindungen statt, ohne dass diese oxidiert oder reduziert werden. Es ist eine der elementarsten chemischen Reaktionen.
Die neuen Bindungen werden durch die großen elektrostatischen Anziehungskräfte zwischen den Ionen gebildet. Ebenso begünstigt die Reaktion die Bildung der stabilsten Spezies, hauptsächlich des Wassermoleküls. Das Bild unten zeigt die allgemeine chemische Gleichung für die Doppelsubstitutionsreaktion.
Die Ausgangsverbindungen AX und BY reagieren durch Austausch "ihrer Partner" und bilden so zwei neue Verbindungen: AY und BX. Diese Reaktion tritt genau dann auf, wenn A und Y verwandter sind als A und B oder wenn die BX-Bindungen stabiler sind als die von BY. Da es sich bei der Reaktion um einen einfachen Ionenaustausch handelt, gewinnt oder verliert kein Ion Elektronen (Redoxreaktion).
Wenn also A ein Kation mit +1 Ladung in Verbindung AX ist, hat es in Verbindung AY die gleiche +1 Ladung. Gleiches gilt für den Rest der "Briefe". Diese Art der Reaktion ist die Unterstützung von Säure-Base-Reaktionen und die Bildung von Niederschlägen.
Typen
Neutralisation
Eine starke Säure reagiert mit einer starken Base unter Bildung löslicher Salze und Wasser. 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 hydrolysieren kann. Ebenso kann die Säure oder Base mit einem Salz neutralisiert werden.
Das Obige kann wiederum durch die chemische Gleichung mit den Buchstaben AXBY dargestellt werden. Da die Brønsted-Acidität jedoch nur durch die H + - und OH - -Ionen angezeigt wird , stellen diese die Buchstaben A und Y dar:
HX + BOH => HOH + BX
Diese chemische Gleichung entspricht der Neutralisation, bei der es sich einfach um die Reaktion zwischen einer HX-Säure und einer BOH-Base handelt, um HOH (H 2 O) und das BX-Salz zu erzeugen , das in Wasser löslich sein kann oder nicht.
Sein Gerüst kann je nach stöchiometrischen Koeffizienten oder der Art der Säure variieren (wenn es organisch oder anorganisch ist).
Niederschlag
Bei dieser Art der Reaktion ist eines der Produkte in dem im Allgemeinen wässrigen Medium unlöslich und fällt aus (der Feststoff setzt sich aus dem Rest der Lösung ab).
Das Schema ist wie folgt: Zwei lösliche Verbindungen, AX und BY, werden gemischt und eines der Produkte, AY oder BX, fällt aus, 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, fällt das Ionenpaar mit den stärksten elektrostatischen Wechselwirkungen aus, was sich quantitativ in ihren Werten der Löslichkeitskonstanten (Kps) widerspiegeln kann.
Bei den meisten Fällungsreaktionen ist jedoch ein Salz löslich und das andere fällt aus. Beide Reaktionen - Neutralisation und Ausfällung - können im gleichen Stoffgemisch stattfinden.
Beispiele
Beispiel 1
HCl (aq) + NaOH (aq) => H 2 O (1) + NaCl (aq)
Was ist das für eine Reaktion? Salzsäure reagiert mit Natriumhydroxid und erzeugt dadurch Wasser und Natriumchlorid. Da NaCl in wässrigem Medium sehr gut löslich ist und auch ein Wassermolekül gebildet wurde, ist die Reaktion von Beispiel 1 Neutralisation.
Beispiel 2
Cu (NO 3 ) 2 (aq) + Na 2 S (aq) => CuS (s) + 2NaNO 3 (aq)
Weder das H + noch das OH - Ion sind in dieser Reaktion vorhanden , und auch das Wassermolekül befindet sich nicht auf der rechten Seite der chemischen Gleichung.
Kupfer (II) -nitrat oder Kupfer (II) -nitrat tauscht Ionen mit Natriumsulfid aus. Kupfersulfid ist unlöslich und fällt im Gegensatz zu Natriumnitrat, einem löslichen Salz, aus.
Die Cu (NO 3 ) 2 -Lösung ist bläulich, während die Na 2 S- Lösung gelblich ist. Wenn beide gemischt werden, verschwinden die Farben und CuS fällt aus, was ein schwärzlicher Feststoff ist.
Beispiel 3
CH 3 COOH (aq) + NaOH (aq) => CH 3 COONa (aq) + H 2 O (l)
Auch dies ist eine weitere Neutralisationsreaktion. Essigsäure reagiert mit Natriumhydroxid unter Bildung des Natriumacetatsalzes und eines Wassermoleküls.
Im Gegensatz zu Beispiel 1 ist Natriumacetat kein Salz, das vollständig ionisiert ist, da das Anion hydrolysiert wird:
CH 3 COO - (aq) + H 2 O (l) CH 3 COOH (aq) + OH - (aq)
Beispiel 4
2HI (aq) + CaCO 3 (s) => H 2 CO 3 (aq) + CaI 2 (aq)
Bei dieser Reaktion - die zwar keine Neutralisation zu sein scheint - reagiert die Iodwasserstoffsäure vollständig mit dem Kalkstein unter Bildung von Kohlensäure und Calciumiodid. Darüber hinaus zersetzt die Wärmeentwicklung (exotherme Reaktion) Kohlensäure in Kohlendioxid und Wasser:
H 2 CO 3 (aq) => CO 2 (g) + H 2 O (l)
Die Gesamtreaktion ist wie folgt:
2HI (aq) + CaCO 3 (s) => CO 2 (g) + H 2 O (1) + CaI 2 (aq)
Auch Calciumcarbonat, das basische Salz, neutralisiert Iodwasserstoffsäure.
Beispiel 5
AgNO 3 (aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO 3 (aq)
Silbernitrat tauscht Ionen mit Natriumchlorid aus und bildet so das unlösliche Salz Silberchlorid (weißlicher Niederschlag) und Natriumnitrat.
Beispiel 6
2H 3 PO 4 (aq) + 3Ca (OH) 2 (aq) => 6H 2 O (1) + Ca 3 (PO 4 ) 2 (s)
Phosphorsäure wird durch Calciumhydroxid neutralisiert, wodurch das unlösliche Salz Calciumphosphat und sechs Mol Wassermoleküle gebildet werden.
Dies ist ein Beispiel für eine Doppelsubstitutionsreaktion beider Typen: die Neutralisation der Säure und die Ausfällung eines unlöslichen Salzes.
Beispiel 7
K 2 S (aq) + MgSO 4 (aq) => K 2 SO 4 (aq) + MgS (s)
Kaliumsulfid reagiert mit Magnesiumsulfat und bringt die S 2– - und Mg 2+ -Ionen in Lösung zusammen , um das unlösliche Magnesiumsulfidsalz und das lösliche Kaliumsulfatsalz zu bilden.
Beispiel 8
Na 2 S (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H 2 S (g)
Natriumsulfid neutralisiert Salzsäure und erzeugt Natriumchlorid und Schwefelwasserstoff.
Bei dieser Reaktion entsteht (im Gegensatz zu den häufigsten Neutralisationen) nicht Wasser, sondern das nichtelektrolytische Molekül Schwefelwasserstoff, dessen Geruch nach faulen Eiern sehr unangenehm ist. H 2 S entweicht gasförmig aus der Lösung und der Rest der Spezies bleibt gelöst.
Verweise
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemie. (8. Aufl.). CENGAGE Learning, S. 150-155.
- Quimicas.net (2018). Beispiele für die doppelte Substitutionsreaktion. Abgerufen am 28. Mai 2018 von: quimicas.net
- Metathesereaktionen. Abgerufen am 28. Mai 2018 von: science.uwaterloo.ca
- Khan Akademie. (2018). Doppelte Ersatzreaktionen. Abgerufen am 28. Mai 2018 von: khanacademy.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (8. Mai 2016). Definition der doppelten Ersatzreaktion. Abgerufen am 28. Mai 2018 von :oughtco.com