Dobbelt erstatningsreaktioner forklaret:Hvordan ioner bytter, udfælder eller danner gasser

omega77/iStock/GettyImages

En dobbelterstatningsreaktion (dobbeltforskydning) opstår, når to opløselige salte dissocierer i vand, og deres kationer og anioner udveksler partnere og danner to nye produkter. Reaktionen forløber i vandig opløsning; produkterne kan forblive i opløsning, udvikle sig som en gas eller udfældes som et uopløseligt fast stof.

TL;DR

I en dobbelterstatningsreaktion bytter ioner plads, hvilket fører til enten en udfældning eller en syre-basereaktion. Opløselighedsregler bestemmer, om et fast stof udfældes, en gas udvikler sig, eller om produkterne forbliver i opløsning.

Hvordan reaktionen sker

Overvej to generiske salte, AB og CD. I vand adskilles de til A ⁺ + B ^– og C ⁺ + D ^– . For ligesom ladninger frastøder, rekombinerer kationerne og anionerne for at danne de nye par AD og CB. Afhængigt af deres opløselighed kan AD og CB fremstå som et fast bundfald, forblive opløst eller danne en gas.

Opløselighedsregler

Opløselighedsregler er afgørende for at forudsige resultatet af en dobbelterstatningsreaktion. Hvis en af ​​reaktanterne er uopløselige, vil den ikke deltage. De mest almindeligt anvendte regler er:

• Alt nitrat (NO₃ ⁻) salte er opløselige.
• Alkalimetalsalte (Li ⁺ , Na ⁺ , K ⁺ , Rb ⁺ , Cs ⁺ ) er opløselige.
• Ammonium (NH₄ ⁺ ) salte er opløselige.
• De fleste halogenidsalte (Cl ^– , Br ^– , I ^– ) er opløselige bortset fra Ag ⁺ , Hg₂ ²⁺ og Pb ²⁺ .
• De fleste sulfatsalte (SO₄ ^2– ) er opløselige bortset fra Ca ²⁺ , Hg₂ ²⁺ , Pb ²⁺ og Ba ²⁺ .
• De fleste hydroxidsalte er uopløselige undtagen Ca ²⁺ , Ba ²⁺ , og Sr ²⁺ .
• De fleste sulfid-, carbonat-, phosphat- og chromatsalte er uopløselige undtagen salte af alkalimetaller og NH₄ ⁺ .

Reaktioner med nedbør

Når to opløselige salte blandes, er et almindeligt resultat dannelsen af et uopløseligt fast stof. For eksempel at blande zinknitrat (Zn(NO₃ )₂ ) og natriumphosphat (Na₃ PO₄ ) producerer natriumnitrat, som forbliver i opløsning, og zinkphosphat (Zn₃ (PO₄ )₂ ), som udfælder:

Zn(NO₃ )₂ (aq) + Na₃ PO₄ (aq) → 3NaNO₃ (aq) + Zn₃ (PO₄ )₂ (s)

Sure-base-erstatningsreaktioner

Syrer og baser deltager også i dobbelterstatningsreaktioner. I opløsning donerer en syre H ⁺ , mens en base giver OH ^– . H ⁺ og OH ^– kombineres for at danne vand, og de resterende ioner danner et salt. For eksempel:

HCl (aq) + NaOH (aq) → NaCl (aq) + H₂ O (l)

I et mere komplekst tilfælde reagerer natriumcarbonat med saltsyre og giver natriumchlorid, kuldioxidgas og vand:

Na₂ CO₃ (aq) + 2HCl (aq) → 2NaCl (aq) + CO₂ (g) + 3H₂ O (l)

Disse eksempler illustrerer, hvordan reaktanternes opløselighed og ionernes identitet bestemmer, om der dannes et bundfald, en gas eller et opløseligt salt.

I tvetydige tilfælde, hvor produkterne forbliver opløselige, kræves der ofte yderligere tests (f.eks. pH-måling, ledningsevne eller spektroskopisk analyse) for at bekræfte, at en reaktion har fundet sted.