Какво представлява реакцията на двойна подмяна?

Реакция на двойно заместване протича, когато две йонизирани съединения обменят йони, за да се получат две нови вещества. Реагиращите вещества се дисоциират във воден разтвор и положителните или отрицателните йони се сменят на места. Получените нови вещества или остават в разтвор, излизат като газ или се утаяват като неразтворим реакционен продукт. Реакциите на двойно заместване могат да приемат много форми, включително няколко вида киселинно-алкални реакции. Правилата за разтворимост помагат да се предскаже кои вещества могат да участват в реакции на двойно заместване и кои продукти от реакцията ще се утаят извън разтвора.

TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)

Реакцията на двойно заместване е утаяване или киселинно-алкална реакция, при която реагентите се йонизират и положителните или отрицателните йони обменят места, за да произведат две нови вещества. Реакциите при утаяване произвеждат едно неразтворимо вещество, докато киселинно-алкалните реакции могат да дадат разтворими, течни или газообразни реакции.

Подробностите за това как работи реакцията на двойно заместване могат да се видят на примера на хипотетичните съединения AB и CD. Това са съединения, при които атоми А и С са образували връзки съответно с атоми В и D. Когато се поставят в разтвор, те се дисоциират в положително заредени йони А⁺ и С⁺ заедно с отрицателно заредени йони B^- и D^-.

Двата положително заредени йона се отблъскват поради сходните си заряди, както и двата отрицателно заредени йона. Това оставя AD и CB като потенциална двойна заместителна химическа реакция, като йони B и D се сменят на места. Новите съединения могат да бъдат неразтворимо твърдо вещество, разтворимо твърдо вещество, течност или газ. В зависимост от детайлите на реакцията, видът на веществото, което се получава, показва дали е протекла реакция.

Ако дадено вещество не се разтвори във вода, то не може да участва в реакция на двойно заместване. Следните правила за разтворимост помагат да се предскаже кои вещества ще реагират в разтвор.

• Нитратните соли са разтворими.
  
• Солите на йони на алкални метали като литий, натрий и калий са разтворими.
  
• Амониевите йонни соли са разтворими.
• Повечето соли на бромид, йодид и хлорид са разтворими, с изключение на солите на среброто, живака и оловото.
• Повечето сулфатни соли са разтворими, с изключение на солите на калций, живак, олово и барий.
• Повечето хидроксидни соли са неразтворими, с изключение на соли на калций, барий и стронций.
• Повечето сулфиди, карбонати, фосфати и хромати са неразтворими, с изключение на тези на алкалните метали и амония.

Типичните реакции на утаяване въвеждат две разтворими вещества във воден разтвор, образувайки неразтворимо твърдо вещество. Например цинковият нитрат и натриевият фосфат реагират в реакция на двойно заместване. Цинковият нитрат е разтворим във вода, тъй като е нитратна сол и въпреки че фосфатите са предимно неразтворими, натрият е алкален метал и следователно натриевият фосфат е разтворим. Двете вещества обменят йони, за да се превърнат в натриев нитрат, който остава в разтвор, и цинков фосфат, който е неразтворим и се утаява.

Киселините и основите йонизират в разтвор, образувайки водородни и хидроксидни йони. При реакция на двойно заместване водородният йон от киселината се свързва с хидроксидния йон на основата, образувайки вода, един от продуктите на двойната заместителна реакция. Останалите продукти се образуват от останалите йони, въведени в реакцията.

Една проста киселинно-алкална реакция като солна киселина (HCl) и натриев хидроксид (NaOH) дава сол (NaCl) и вода. По-сложна реакция разтваря натриевия карбонат (Na₂CO₃) във воден разтвор на HCl. Получената реакция на двойно заместване дава NaCl и CO₂ както и вода.

Основните характеристики на реакциите на двойно заместване са разтворимостта на двата реагента, тяхната йонизация в разтвор и доказателствата за получената химическа реакция. Ако се образува утайка или газ, е настъпила химическа реакция, но за някои киселинно-алкални реакции продуктът може да бъде течен или разтворима сол. В такива случаи може да са необходими допълнителни тестове за доказателство за реакция.