Hvad er en dobbelt udskiftningsreaktion?

En dobbelt erstatningsreaktion finder sted, når to ioniserede forbindelser udveksler ioner for at producere to nye stoffer. De reagerende stoffer adskiller sig i en vandopløsning, og de positive eller negative ioner skifter plads. De resulterende nye stoffer forbliver enten i opløsning, undslipper som gas eller udfældes som et uopløseligt reaktionsprodukt. Dobbelterstatningsreaktioner kan tage mange former, herunder flere typer syre-basereaktioner. Reglerne for opløselighed hjælper med at forudsige, hvilke stoffer der kan deltage i dobbelterstatningsreaktioner, og hvilke reaktionsprodukter der udfældes ud af opløsningen.

TL; DR (for lang; Har ikke læst)

En dobbelt erstatningsreaktion er en udfældning eller syre-base reaktion, hvori reaktanterne ioniserer, og enten de positive eller negative ioner udveksler steder for at producere to nye stoffer. Nedbørsreaktioner producerer et stof, der er uopløseligt, mens syre-basereaktioner kan producere opløselige, flydende eller gasformige reaktionsprodukter.

Detaljerne om, hvordan en dobbelterstatningsreaktion fungerer, kan ses med eksemplet på hypotetiske forbindelser AB og CD. Disse er forbindelser, hvor atomer A og C har dannet bindinger med henholdsvis atomer B og D. Når de placeres i opløsning, adskiller de sig i positivt ladede ioner A⁺ og C⁺ sammen med negativt ladede ioner B^- og D^-.

De to positivt ladede ioner afviser hinanden på grund af deres lignende ladninger, ligesom de to negativt ladede ioner gør. Det efterlader AD og CB som den potentielle kemiske reaktion med dobbelt erstatning, hvor B- og D-ionerne skifter plads. De nye forbindelser kan være et uopløseligt fast stof, et opløseligt fast stof, en væske eller en gas. Afhængig af detaljerne i reaktionen viser den type stof, der produceres, om en reaktion har fundet sted.

Hvis et stof ikke opløses i vand, kan det ikke deltage i en dobbelt erstatningsreaktion. Følgende opløselighedsregler hjælper med at forudsige, hvilke stoffer der reagerer i opløsning.

• Nitratsalte er opløselige.
  
• Salte af alkalimetalioner såsom lithium, natrium og kalium er opløselige.
  
• Ammoniumionsalte er opløselige.
• De fleste bromid-, iodid- og chloridsalte er opløselige bortset fra salte af sølv, kviksølv og bly.
• De fleste sulfatsalte er opløselige bortset fra salte af calcium, kviksølv, bly og barium.
• De fleste hydroxidsalte er uopløselige undtagen salte af calcium, barium og strontium.
• De fleste sulfider, carbonater, fosfater og kromater er uopløselige bortset fra alkalimetaller og ammonium.

Typiske udfældningsreaktioner introducerer to opløselige stoffer i en vandopløsning, der producerer et uopløseligt fast stof. For eksempel reagerer zinknitrat og natriumphosphat i en dobbelt erstatningsreaktion. Zinknitrat er opløseligt i vand, fordi det er et nitratsalt, og selvom phosphater for det meste er uopløselige, er natrium et alkalimetal, og derfor er natriumphosphat opløseligt. De to stoffer udveksler ioner til natriumnitrat, der forbliver i opløsning, og zinkphosphat, som er uopløseligt og udfældes.

Syrer og baser ioniserer i opløsning til dannelse af hydrogen- og hydroxidioner. I en dobbeltudskiftningsreaktion forbinder hydrogenionen fra syren med hydroxidionen af ​​basen til dannelse af vand, et af de dobbelterstatningsreaktionsprodukter. De andre produkter dannes ud fra de resterende ioner, der indføres i reaktionen.

En simpel syre-base reaktion såsom saltsyre (HCI) og natriumhydroxid (NaOH) giver et salt (NaCl) og vand. En mere kompleks reaktion opløser natriumcarbonat (Na₂CO₃i en vandopløsning af HCI. Den resulterende dobbelte erstatningsreaktion giver NaCl og CO₂ såvel som vand.

Nøglefunktionerne ved dobbelterstatningsreaktioner er opløseligheden af ​​de to reaktanter, deres ionisering i opløsning og beviset for den resulterende kemiske reaktion. Hvis der dannes et bundfald eller en gas, har der fundet en kemisk reaktion sted, men for nogle syre-basereaktioner kan produktet være flydende eller et opløseligt salt. I sådanne tilfælde kan det være nødvendigt med yderligere test for bevis for en reaktion.