- Reaccions de desplaçament
- simple
- Desplaçament d'hidrogen i de metalls
- Desplaçament amb halògens
- doble
- Reacció de neutralització àcid-base
- exemples
- simple
- doble
- referències
Les reaccions de desplaçament són totes aquelles en què una espècie química desplaça a una altra dins d'un compost. Aquest desplaçament pot ser simple o doble, diferenciant-se que en el primer és un element el qual es desplaça, mentre que en el segon ocorre un canvi de "parelles" entre dos compostos.
Aquest tipus de reaccions només són possibles sota certes condicions: una de les espècies ha de tenir un nombre d'oxidació de zero o totes necessàriament han d'estar ionitzades. Què significa un nombre d'oxidació de zero? Vol dir que l'espècie es troba en el seu estat natural.
Un exemple molt il·lustratiu de el plantejament anterior és la reacció entre un filferro de coure i una solució de nitrat de plata. Com el coure és un metall en el seu estat natural, llavors el seu nombre d'oxidació és zero; en canvi, el de la plata és de +1 (Ag +), la qual jeu dissolta al costat dels ions nitrats (NO 3 -).
Els metalls cedeixen electrons, però alguns són més actius que altres; això vol dir que no tots els metalls s'oxiden amb tanta facilitat. A causa de que el coure és més actiu que la plata, aquest li dóna els seus electrons, reduint-la al seu estat natural, reflectida com una superfície platejada que recobreix el filferro de coure (imatge superior).
Reaccions de desplaçament
simple
Desplaçament d'hidrogen i de metalls
La imatge superior mostra una columna en ordre decreixent d'activitat, ressaltant la molècula d'hidrogen. Aquells metalls que estiguin per sobre d'aquest podran desplaçar en els àcids no oxidants (HCl, HF, H 2 SO 4, etc.), i els que estiguin per sota no reaccionaran en l'absolut.
La reacció de desplaçament simple pot descriure mitjançant la següent equació general:
A + BC => AB + C
A desplaça a C, el qual pot ser la molècula H 2 o un altre metall. Si H 2 es forma per la reducció dels ions H + (2H + + 2e - => H 2), llavors l'espècie A obligatòriament -per la conservació de la massa i l'energia- ha d'aportar els electrons: ha oxidar-se.
D'altra banda, si A i C són espècies metàl·liques, però C es troba en la forma iònica (M +) i A en el seu estat natural, llavors passarà la reacció de desplaçament només si A és més activa que C, obligant a aquest últim a acceptar els electrons per reduir-se a seu estat metàl·lic (M).
Desplaçament amb halògens
De la mateixa manera, els halògens (F, Cl, Br, I, At) poden desplaçar-se entre si però seguint una altra sèrie d'activitats. Per a aquests l'activitat decreix conforme es descendeix pel grup 7A (o 17): I
Per exemple, la següent reacció ocorre naturalment:
F 2 (g) + 2NaI (ac) => 2NaF (ac) + I 2 (s)
No obstant això, aquesta altra no produeix cap producte per les raons recentment explicades:
I 2 (s) + NaF (ac) => X
En l'equació anterior X vol dir que no hi ha reacció.
Amb aquest coneixement pot predir què barreja de sals d'halògens amb els elements purs origina productes. Com a regla mnemotècnica, el iode (sòlid volàtil de color morat) no desplaça a cap dels altres halògens, però els altres sí que ho desplacen a ell quan està en forma iònica (Na + I -).
doble
La reacció de doble desplaçament, també coneguda com a reacció de metàtesi, es representa com segueix:
AB + CD => AD + CB
Aquesta vegada no només A desplaça a C, sinó que a més B desplaça a D. Aquest tipus de desplaçament passa només quan es barregen solucions de sals solubles i es forma un precipitat; és a dir, AD o CB han de ser insolubles i tenir fortes interaccions electrostàtiques.
Per exemple, a l'barrejar solucions de KBr i AgNO 3, els quatre ions es mobilitzen pel medi fins a formar els parells corresponents de l'equació:
KBr (ac) + AgNO 3 (ac) => AgBr (s) + KNO 3 (ac)
Els ions Ag + i Br - formen el precipitat de bromur de plata, mentre que K + i NO 3 - no es poden ordenar per donar lloc a un cristall de nitrat de potassi.
Reacció de neutralització àcid-base
Quan un àcid es neutralitza amb una base ocorre una reacció de doble desplaçament:
HCl (ac) + NaOH (aq) => NaCl (aq) + H 2 O (l)
Aquí no es forma cap precipitat, ja que el clorur de sodi és una sal molt soluble en aigua, però ocorre un canvi de pH, el qual s'ajusta un valor proper a 7.
No obstant això, en la següent reacció ocorren simultàniament un canvi de pH i la formació d'un precipitat:
H 3 PO 4 (ac) + 3Ca (OH) 2 => Ca 3 (PO 4) 2 (s) + 3H 2 O (l)
El fosfat de calci és insoluble, precipitant com un sòlid blanc, a el mateix temps que l'àcid fosfòric es neutralitza amb l'hidròxid de calci.
exemples
simple
Cu (s) + 2AgNO 3 (ac) => Cu (NO 3) 2 (aq) + 2Ag (s)
Aquesta és la reacció de la imatge de el filferro de coure. Si s'observa la sèrie d'activitats químiques per als metalls, es trobarà que el coure està per sobre de la plata, de manera que pot desplaçar-la.
Zn (s) + CuSO 4 (ac) => ZnSO 4 (ac) + Cu (s)
Amb aquesta altra reacció passa el contrari: ara la solució blavosa de CuSO 4 es torna transparent a mesura que el coure precipita com a metall i, a el mateix temps, el zinc metàl·lic es disgrega en la sal soluble de sulfat de zinc.
2Al (s) + 3NiBr 2 (ac) => 2AlBr 3 (ac) + 3Ni (s)
Novament, aquesta reacció esdevé a causa de que l'alumini es troba per dalt de l'níquel en la sèrie de les activitats químiques.
Sn (s) + H 2 SO 4 (aq) => SnSO 4 (ac) + H 2 (g)
Aquí l'estany desplaça a l'hidrogen, encara que està molt a prop d'aquest en la sèrie.
2K (s) + 2H 2 O (l) => 2KOH (ac) + H 2 (g)
Finalment, aquells metalls que estan a la part més alta de la sèrie són tan reactius que desplacen fins i tot a l'hidrogen de les molècules d'aigua, generant una reacció molt exotèrmica (i explosiva).
doble
Zn (NO 3) 2 (aq) + 2NaOH (ac) => Zn (OH) 2 (s) + 2NaNO 3 (ac)
Tot i que la base no neutralitzi cap àcid, els ions OH - senten més afinitat pel Zn 2+ que els ions NO 3 -; per aquesta raó ocorre el doble desplaçament.
Cu (NO 3) 2 (aq) + Na 2 S (ac) => CuS (s) + 2NaNO 3 (ac)
Aquesta reacció és molt semblant a l'anterior, amb la diferència que tots dos compostos són sals dissoltes en aigua.
referències
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Química. (8va ed.). Cengage Learning, pàg 145-150.
- Toby Hudson. (03 de abril de 2012). Precipitation of silver on copper.. Pres de: commons.wikimedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (03 de maig del 2018). What Is a Displacement Reaction in Chemistry? Pres de: thoughtco.com
- amrita.olabs.edu.in,. (2011). Single Displacement Reaction. Pres de: amrita.olabs.edu.in
- Byju s. (15 de setembre del 2017). Displacement Reactions. Pres de: byjus.com
- Types of Chemical Reactions: single- and Double- Displacement Reactions. Pres de: jsmith.cis.byuh.edu