Illustrative enkeltudskiftningsreaktioner:Metaller, syrer, termit og ikke-metaller

Af Cara Batema
Opdateret 30. august 2022

nanoqfu/iStock/Getty Images

Enkelt udskiftning, eller enkelt forskydning, reaktioner involverer et element, der fortrænger et andet i en forbindelse. Det substituerende element er typisk mere reaktivt, hvilket resulterer i et nyt grundstof og en ny forbindelse som produkter. Denne proces eksemplificerer grundlæggende principper for kemisk reaktivitet og termodynamik.

Metaller i vandig opløsning

Når en kobbertråd nedsænkes i en vandig sølvnitratopløsning, udfældes sølvmetal, mens kobberioner kommer ind i opløsningen som kobber(II)nitrat. Kobber erstatter sølv i forbindelsen, hvilket illustrerer, hvordan et mere reaktivt metal fortrænger et mindre reaktivt. Ligeledes producerer zink placeret i kobber(II)nitrat metallisk kobber og opløses som zink(II)nitrat.

Metaller i syre

Mange metaller fortrænger let brint fra syrer. For eksempel reagerer zink med saltsyre for at danne zinkchlorid og frigive brintgas. Magnesium følger det samme mønster, hvilket giver magnesiumchlorid og hydrogen. Kalium reagerer med svovlsyre for at producere kaliumsulfat og brintgas, hvilket understreger den generelle regel om, at aktive metaller kan frigøre brint fra syrer.

Termitreaktion

Den klassiske termitreaktion mellem jern(III)oxid og aluminium er en meget eksoterm enkelt erstatningsreaktion. Aluminium oxideres til aluminiumoxid, mens det reducerer jern(III)oxid til smeltet jern. Reaktionens varmeeffekt er tilstrækkelig til at smelte jernproduktet, hvilket gør det til en kraftfuld demonstration af redoxkemi.

Ikke-metalliske reaktioner

Enkeltudskiftningsreaktioner er ikke begrænset til metaller. Halogener fortrænger let mindre reaktive halogener i salte. Klor fortrænger brom i natriumbromid og producerer natriumchlorid og elementært brom. Brom fortrænger ligeledes jod i kalium- eller calciumiodidopløsninger og danner kalium- eller calciumbromid og jod.