- tipus
- neutralització
- precipitació
- exemples
- exemple 1
- exemple 2
- exemple 3
- exemple 4
- exemple 5
- exemple 6
- exemple 7
- exemple 8
- referències
La reacció de doble substitució, de doble desplaçament o de metàtesi, és aquella en la qual ocorre un doble intercanvi d'ions entre dos compostos, sense que cap d'aquests s'oxiden o es redueixin. Constitueix una de les reaccions químiques més elementals.
Els nous enllaços es formen per les grans forces d'atracció electrostàtiques entre els ions. Així mateix, la reacció afavoreix la formació de les espècies més estables, com la molècula d'aigua, principalment. A la imatge inferior es lustra l'equació química general per a la reacció de doble substitució.
Els compostos inicials AX i BY reaccionen intercanviant "les seves parelles" i així formen dos nous compostos: AI i BX. Aquesta reacció transcorre si i només si A i I són més afins que A i B, o si els enllaços BX són més estables que els de BY. Atès que la reacció és un simple intercanvi d'ions, cap d'aquests guanya o perd electrons (reacció redox).
Així, si A és un catió de càrrega +1 en el compost AX, tindrà la mateixa càrrega +1 en el compost AI. El mateix passa amb la resta de les "lletres". Aquest tipus de reacció és el suport de les reaccions àcid-base i de formació de precipitats.
tipus
neutralització
Un àcid fort reacciona amb una base forta per produir sals solubles i aigua. Quan un dels dos -el àcid o la base- és feble, la sal produïda no es troba completament ionitzada; això és, en medi aquós capaç de hidrolitzar. Igualment, l'àcid o la base poden ser neutralitzats amb una sal.
L'anterior pot novament ser representat per l'equació química amb les lletres AXBY. No obstant això, atès que l'acidesa de Brønsted s'indica només pels ions H + i OH -, aquests vénen a representar llavors les lletres A i Y:
HX + BOH => HOH + BX
Aquesta equació química correspon a la neutralització, que és simplement la reacció entre un àcid HX i una base BOH per produir HOH (H 2 O) i la sal BX, la qual bé pot ser soluble o no en aigua.
El seu esquelet pot variar d'acord amb els coeficients estequiomètrics o la naturalesa de l'àcid (si és orgànic o inorgànic).
precipitació
En aquest tipus de reacció un dels productes és insoluble en el medi, generalment aquós, i precipita (sedimenta el sòlid de la resta de la dissolució).
L'esquema és el següent: es barregen dos compostos solubles, AX i BY, i un dels productes, AI o BX, precipita, la qual cosa dependrà de les regles de solubilitat:
AX + BY => AI (s) + BX
AX + BY => AI + BX (s)
En el cas que tant AI i BX fossin insolubles en aigua, precipitarà aquell parell d'ions que presenti les interaccions electrostàtiques més forts, la qual cosa pot reflectir quantitativament en els seus valors de constants de solubilitat (Kps).
No obstant això, en la majoria de les reaccions de precipitació, una sal és soluble i l'altra precipita. Les dues reaccions -la de neutralització i precipitación- poden ocórrer en una mateixa barreja de substàncies.
exemples
exemple 1
HCl (ac) + NaOH (aq) => H 2 O (l) + NaCl (aq)
Quin tipus de reacció és aquesta? L'àcid clorhídric reacciona amb l'hidròxid de sodi generant com a conseqüència aigua i clorur de sodi. A causa que el NaCl és molt soluble en medi aquós, i que a més es va formar una molècula d'aigua, la reacció de l'exemple 1 és de neutralització.
exemple 2
Cu (NO 3) 2 (aq) + Na 2 S (ac) => CuS (s) + 2NaNO 3 (ac)
En aquesta reacció no estan presents ni l'ió H + ni l'OH -, i tampoc s'observa la molècula d'aigua al costat dret de l'equació química.
El nitrat de coure (II), o nitrat cúpric, intercanvia ions amb el sulfur de sodi. El sulfur de coure és insoluble, precipitant a diferència de l'nitrat de sodi, sal soluble.
La solució de Cu (NO 3) 2 és blavosa, mentre que la de Na 2 S és groguenca. Quan ambdues es barregen desapareixen els colors i precipita el CuS, el qual és un sòlid negrós.
exemple 3
CH 3 COOH (ac) + NaOH (aq) => CH 3 COONa (ac) + H 2 O (l)
Novament, aquesta és una altra reacció de neutralització. L'àcid acètic reacciona amb l'hidròxid de sodi per formar la sal acetat de sodi i una molècula d'aigua.
A diferència de l'exemple 1, el acetat de sodi no és una sal que està totalment ionitzada, ja que l'anió s'hidrolitza:
CH 3 COO - (ac) + H 2 O (l) <=> CH 3 COOH (ac) + OH - (aq)
exemple 4
2HI (ac) + CaCO 3 (s) => H 2 CO 3 (ac) + CAI 2 (ac)
En aquesta reacció -que si bé no aparenta ser de neutralización- l'àcid iodhídric reacciona completament amb la pedra calcària per generar àcid carbònic i iodur de calci. A més, el despreniment de calor (reacció exotèrmica) descompon l'àcid carbònic en diòxid de carboni i aigua:
H 2 CO 3 (ac) => CO 2 (g) + H 2 O (l)
La reacció global queda com:
2HI (ac) + CaCO 3 (s) => CO 2 (g) + H 2 O (l) + CAI 2 (ac)
Així mateix, el carbonat de calci, sal bàsica, neutralitza l'àcid iodhídric.
exemple 5
AgNO 3 (ac) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO 3 (ac)
El nitrat de plata intercanvia ions amb el clorur de sodi, formant així la sal insoluble clorur de plata (precipitat blanquinós) i el nitrat de sodi.
exemple 6
2H 3 PO 4 (ac) + 3Ca (OH) 2 (ac) => 6H 2 O (l) + Ca 3 (PO 4) 2 (s)
L'àcid fosfòric és neutralitzat per l'hidròxid de calci, formant en conseqüència la sal insoluble fosfat de calci-sis mols de molècules d'aigua.
Aquest és un exemple d'una reacció de doble substitució de tots dos tipus: la neutralització de l'àcid i la precipitació d'una sal insoluble.
exemple 7
K 2 S (ac) + MgSO 4 (ac) => K 2 SO 4 (aq) + MgS (s)
El sulfur de potassi reacciona amb el sulfat de magnesi, reunint-se en solució els ions S 2- i Mg 2+ per formar la sal insoluble sulfur de magnesi i la sal soluble sulfat de potassi.
exemple 8
Na 2 S (ac) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H 2 S (g)
El sulfur de sodi neutralitza a l'àcid clorhídric, generant clorur de sodi i sulfur d'hidrogen.
En aquesta reacció no es forma aigua (a diferència de les neutralitzacions més comuns) sinó la molècula no electrolítica sulfur d'hidrogen, el olor a ous podrits és molt desagradable. El H 2 S escapa de la dissolució en forma gasosa i la resta de les espècies romanen dissoltes.
referències
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Química. (8va ed.). Cengage Learning, pàg 150-155.
- Quimicas.net (2018). Exemples de Reacció de Doble Substitució. Recuperat 28 de maig de 2018, de: quimicas.net
- Metathesis Reactions. Recuperat el 28 de maig 2018, de: science.uwaterloo.ca
- Khan Academy. (2018). Double replacement reactions. Recuperat el 28 de maig de 2018, de: khanacademy.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (08 d'maig de 2016). Double Replacement Reaction Definition. Recuperat el 28 de maig de 2018, de: thoughtco.com