يحدث تفاعل الاستبدال المزدوج عندما يتبادل مركبان مؤينان الأيونات لإنتاج مادتين جديدتين. تنفصل المواد المتفاعلة في محلول مائي ، وتغير الأيونات الموجبة أو السالبة أماكنها. المواد الجديدة الناتجة إما أن تبقى في المحلول ، أو تتسرب كغاز ، أو تترسب كمنتج تفاعل غير قابل للذوبان. يمكن أن تتخذ تفاعلات الاستبدال المزدوجة أشكالًا عديدة بما في ذلك عدة أنواع من التفاعلات الحمضية القاعدية. تساعد قواعد الذوبان في التنبؤ بالمواد التي يمكن أن تشارك في تفاعلات الاستبدال المزدوجة وأي منتجات التفاعل سوف تترسب من المحلول.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
تفاعل الاستبدال المزدوج هو ترسيب أو تفاعل حمض-قاعدي حيث تتأين المواد المتفاعلة ويتم تبادل أماكن الأيونات الموجبة أو السالبة لإنتاج مادتين جديدتين. تنتج تفاعلات الترسيب مادة واحدة غير قابلة للذوبان بينما يمكن أن تنتج التفاعلات الحمضية القاعدية منتجات قابلة للذوبان أو سائلة أو غازية.
كيف تعمل تفاعلات الاستبدال المزدوجة
يمكن رؤية تفاصيل كيفية عمل تفاعل الاستبدال المزدوج من خلال مثال المركبات الافتراضية AB و CD. هذه مركبات حيث تكون الذرات A و C روابط مع الذرات B و D على التوالي. عند وضعها في محلول ، فإنها تتفكك إلى أيونات موجبة الشحنة أ
تتنافر الأيونات الموجبة الشحنة بعضهما البعض بسبب شحنتهما المتشابهة ، كما تفعل الأيونات السالبة الشحنة. هذا يجعل AD و CB بمثابة تفاعل كيميائي بديل مزدوج محتمل ، مع تغيير أماكن أيونات B و D. يمكن أن تكون المركبات الجديدة مادة صلبة غير قابلة للذوبان أو صلبة قابلة للذوبان أو سائلة أو غازية. اعتمادًا على تفاصيل التفاعل ، يُظهر نوع المادة التي يتم إنتاجها ما إذا كان التفاعل قد حدث أم لا.
قواعد الذوبان
إذا لم تذوب مادة ما في الماء ، فلا يمكنها المشاركة في تفاعل بديل مزدوج. تساعد قواعد الذوبان التالية في التنبؤ بالمواد التي ستتفاعل في المحلول.
- أملاح النترات قابلة للذوبان.
- أملاح أيونات المعادن القلوية مثل الليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم قابلة للذوبان.
- أملاح أيون الأمونيوم قابلة للذوبان.
- معظم أملاح البروميد واليوديد والكلوريد قابلة للذوبان ، باستثناء أملاح الفضة والزئبق والرصاص.
- معظم أملاح الكبريتات قابلة للذوبان ، باستثناء أملاح الكالسيوم والزئبق والرصاص والباريوم.
- معظم أملاح الهيدروكسيد غير قابلة للذوبان ، باستثناء أملاح الكالسيوم والباريوم والسترونشيوم.
- معظم الكبريتيدات والكربونات والفوسفات والكرومات غير قابلة للذوبان باستثناء المعادن القلوية والأمونيوم.
تفاعلات استبدال الترسيب
تقدم تفاعلات الترسيب النموذجية مادتين قابلتين للذوبان في محلول مائي ينتج عنه مادة صلبة غير قابلة للذوبان. على سبيل المثال ، تتفاعل نترات الزنك وفوسفات الصوديوم في تفاعل بديل مزدوج. نترات الزنك قابلة للذوبان في الماء لأنها ملح نترات ، وعلى الرغم من أن الفوسفات غير قابل للذوبان في الغالب ، فإن الصوديوم معدن قلوي ، وبالتالي فوسفات الصوديوم قابل للذوبان. تتبادل المادتان الأيونات لتصبح نترات الصوديوم ، التي تبقى في المحلول ، وفوسفات الزنك ، وهو غير قابل للذوبان ويترسب.
تفاعلات استبدال القاعدة الحمضية
تتأين الأحماض والقواعد في محلول لتكوين أيونات الهيدروجين والهيدروكسيد. في تفاعل الاستبدال المزدوج ، ينضم أيون الهيدروجين من الحمض مع أيون هيدروكسيد القاعدة لتكوين الماء ، وهو أحد منتجات تفاعل الاستبدال المزدوج. تتشكل المنتجات الأخرى من الأيونات المتبقية التي يتم إدخالها في التفاعل.
ينتج عن تفاعل بسيط حمضي قاعدي مثل حمض الهيدروكلوريك (HCl) وهيدروكسيد الصوديوم (NaOH) ملح (NaCl) وماء. تفاعل أكثر تعقيدًا يذيب كربونات الصوديوم (Na2كو3) في محلول مائي من حمض الهيدروكلوريك. ينتج عن تفاعل الاستبدال المزدوج الناتج كلوريد الصوديوم وثاني أكسيد الكربون2 وكذلك الماء.
السمات الرئيسية لتفاعلات الاستبدال المزدوجة هي قابلية ذوبان المفاعلين ، وتأينهما في المحلول ، والدليل على التفاعل الكيميائي الناتج. إذا تشكل راسب أو غاز ، فقد حدث تفاعل كيميائي ، ولكن بالنسبة لبعض التفاعلات الحمضية القاعدية ، يمكن أن يكون المنتج سائلًا أو ملحًا قابلًا للذوبان. في مثل هذه الحالات ، قد تكون هناك حاجة لاختبارات إضافية لإثبات حدوث تفاعل.