- Verdrängungsreaktionen
- Einfach
- Verdrängung von Wasserstoff und Metallen
- Verdrängung mit Halogenen
- Doppelt
- Säure-Base-Neutralisationsreaktion
- Beispiele
- Einfach
- Doppelt
- Verweise
Die Verdrängungsreaktionen sind alle solche, bei denen eine chemische Spezies innerhalb einer Verbindung zu einer anderen wandert. Diese Verschiebung kann einfach oder doppelt sein und unterscheidet sich darin, dass sich das erste Element bewegt, während sich im zweiten eine Änderung der "Paare" zwischen zwei Verbindungen ergibt.
Diese Art von Reaktionen ist nur unter bestimmten Bedingungen möglich: Eine der Spezies muss eine Oxidationszahl von Null haben oder alle müssen notwendigerweise ionisiert sein. Was bedeutet eine Oxidationszahl von Null? Dies bedeutet, dass sich die Art in ihrem natürlichen Zustand befindet.
Ein sehr anschauliches Beispiel für den obigen Ansatz ist die Reaktion zwischen einem Kupferdraht und einer Silbernitratlösung. Da Kupfer in seinem natürlichen Zustand ein Metall ist, ist seine Oxidationszahl Null; Andererseits ist das von Silber +1 (Ag + ), das zusammen mit den Nitrationen (NO 3 - ) gelöst liegt .
Metalle geben Elektronen ab, aber einige sind aktiver als andere; Dies bedeutet, dass nicht alle Metalle so leicht rosten. Da Kupfer aktiver als Silber ist, gibt es seine Elektronen an es ab und reduziert es in seinen natürlichen Zustand, der als Silberoberfläche reflektiert wird, die den Kupferdraht bedeckt (Bild oben).
Verdrängungsreaktionen
Einfach
Verdrängung von Wasserstoff und Metallen
Das obere Bild zeigt eine Spalte in absteigender Reihenfolge der Aktivität, die das Wasserstoffmolekül hervorhebt. Die darüber liegenden Metalle können es in den nicht oxidierenden Säuren (HCl, HF, H 2 SO 4 usw.) verdrängen , und die darunter liegenden Metalle reagieren überhaupt nicht.
Die einfache Verdrängungsreaktion kann durch die folgende allgemeine Gleichung beschrieben werden:
A + BC => AB + C.
A verdrängt C, das das H 2 -Molekül oder ein anderes Metall sein kann. Wenn H 2 durch Reduktion der H + -Ionen (2H + + 2e - => H 2 ) gebildet wird, muss Spezies A - aufgrund der Erhaltung von Masse und Energie - die Elektronen liefern: Es muss oxidiert werden.
Wenn andererseits A und C metallische Spezies sind, C jedoch in der ionischen Form (M + ) und A in seinem natürlichen Zustand vorliegt, tritt die Verdrängungsreaktion nur auf, wenn A aktiver als C ist, wodurch letztere gezwungen werden Elektronen aufzunehmen, um in ihren metallischen Zustand (M) zu reduzieren.
Verdrängung mit Halogenen
Auf die gleiche Weise können sich Halogene (F, Cl, Br, I, At) miteinander bewegen, jedoch einer anderen Reihe von Aktivitäten folgen. Für diese nimmt die Aktivität ab, wenn man durch Gruppe 7A (oder 17) absteigt: I.
Zum Beispiel tritt die folgende Reaktion natürlich auf:
F 2 (g) + 2 NaI (ac) => 2 NaF (ac) + I 2 (s)
Dieser andere produziert jedoch aus den gerade erläuterten Gründen keine Produkte:
I 2 (s) + NaF (ac) => X.
In der obigen Gleichung bedeutet X, dass keine Reaktion stattfindet.
Mit diesem Wissen kann vorhergesagt werden, welche Mischung von Halogensalzen mit den reinen Elementen Produkte erzeugt. Als Mnemonik verdrängt Jod (ein flüchtiger violetter Feststoff) keines der anderen Halogene, aber die anderen verdrängen es in ionischer Form (Na + I - ).
Doppelt
Die Doppelverdrängungsreaktion, auch als Metathesereaktion bekannt, wird wie folgt dargestellt:
AB + CD => AD + CB
Dieses Mal verdrängt nicht nur A C, sondern auch B D. Diese Art der Verdrängung tritt nur auf, wenn lösliche Salzlösungen gemischt werden und sich ein Niederschlag bildet; Das heißt, AD oder CB müssen unlöslich sein und starke elektrostatische Wechselwirkungen aufweisen.
Wenn sich beispielsweise Lösungen von KBr und AgNO 3 mischen , bewegen sich die vier Ionen durch das Medium, bis sie die entsprechenden Paare der Gleichung bilden:
KBr (aq) + AgNO 3 (aq) => AgBr (s) + KNO 3 (aq)
Ag + - und Br - -Ionen bilden den Silberbromidniederschlag, während K + und NO 3 - nicht zu einem Kaliumnitratkristall angeordnet werden können.
Säure-Base-Neutralisationsreaktion
Wenn eine Säure mit einer Base neutralisiert wird, tritt eine Doppelverdrängungsreaktion auf:
HCl (aq) + NaOH (aq) => NaCl (aq) + H 2 O (l)
Hier bildet sich kein Niederschlag, da Natriumchlorid in Wasser ein sehr lösliches Salz ist, jedoch eine pH-Änderung auftritt, die sich auf einen Wert nahe 7 einstellt.
Bei der folgenden Reaktion treten jedoch gleichzeitig eine Änderung des pH-Werts und die Bildung eines Niederschlags auf:
H 3 PO 4 (aq) + 3Ca (OH) 2 => Ca 3 (PO 4 ) 2 (s) + 3H 2 O (l)
Calciumphosphat ist unlöslich und fällt als weißer Feststoff aus, während Phosphorsäure mit Calciumhydroxid neutralisiert wird.
Beispiele
Einfach
Cu (s) + 2AgNO 3 (aq) => Cu (NO 3 ) 2 (aq) + 2Ag (s)
Dies ist die Bildreaktion des Kupferdrahtes. Wenn Sie sich die Reihe der chemischen Aktivitäten für Metalle ansehen, werden Sie feststellen, dass Kupfer über Silber liegt, sodass es es verdrängen kann.
Zn (s) + CuSO 4 (aq) => ZnSO 4 (aq) + Cu (s)
Bei dieser anderen Reaktion geschieht das Gegenteil: Jetzt wird die bläuliche Lösung von CuSO 4 transparent, wenn das Kupfer als Metall ausfällt und gleichzeitig das metallische Zink in das lösliche Zinksulfatsalz zerfällt.
2Al (s) + 3NiBr 2 (ac) => 2AlBr 3 (ac) + 3Ni (s)
Wiederum tritt diese Reaktion auf, weil Aluminium in der Reihe der chemischen Aktivitäten über Nickel liegt.
Sn (s) + H 2 SO 4 (aq) => SnSO 4 (aq) + H 2 (g)
Hier verdrängt Zinn Wasserstoff, obwohl es in der Reihe sehr nahe daran liegt.
2K (s) + 2H 2 O (l) => 2KOH (aq) + H 2 (g)
Schließlich sind die Metalle, die sich im höchsten Teil der Reihe befinden, so reaktiv, dass sie sogar den Wasserstoff in den Wassermolekülen verdrängen und eine sehr exotherme (und explosive) Reaktion erzeugen.
Doppelt
Zn (NO 3 ) 2 (aq) + 2NaOH (aq) => Zn (OH) 2 (s) + 2NaNO 3 (aq)
Obwohl die Base keine Säure neutralisiert, haben die OH - Ionen eine höhere Affinität für Zn 2+ als die NO 3 - Ionen ; Aus diesem Grund tritt eine doppelte Verschiebung auf.
Cu (NO 3 ) 2 (aq) + Na 2 S (aq) => CuS (s) + 2NaNO 3 (aq)
Diese Reaktion ist der vorherigen sehr ähnlich, mit dem Unterschied, dass beide Verbindungen in Wasser gelöste Salze sind.
Verweise
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemie. (8. Aufl.). CENGAGE Learning, S. 145-150.
- Toby Hudson. (3. April 2012). Niederschlag von Silber auf Kupfer. . Entnommen aus: commons.wikimedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3. Mai 2018). Was ist eine Verdrängungsreaktion in der Chemie? Entnommen aus :oughtco.com
- amrita.olabs.edu.in ,. (2011). Einzelverdrängungsreaktion. Entnommen aus: amrita.olabs.edu.in
- Byjus. (15. September 2017). Verdrängungsreaktionen. Entnommen aus: byjus.com
- Arten chemischer Reaktionen: Einzel- und Doppelverdrängungsreaktionen. Entnommen aus: jsmith.cis.byuh.edu