Mis on topeltasendusreaktsioon?

Kahekordne asendusreaktsioon toimub siis, kui kaks ioniseeritud ühendit vahetavad ioone kahe uue aine saamiseks. Reageerivad ained dissotsieeruvad vesilahuses ja positiivsed või negatiivsed ioonid vahetavad kohti. Saadud uued ained kas jäävad lahusesse, pääsevad välja gaasina või sadestuvad lahustumatu reaktsioonisaadusena. Topeltasendusreaktsioonid võivad avalduda mitmel kujul, sealhulgas mitut tüüpi happe-aluse reaktsioonid. Lahustuvusreeglid aitavad ennustada, millised ained võivad osaleda topeltasendusreaktsioonides ja millised reaktsioonisaadused lahusest sadestuvad.

TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)

Topeltasendusreaktsioon on sadestumine või happe-aluse reaktsioon, milles reaktandid ioniseeruvad ja kas positiivsed või negatiivsed ioonid vahetavad kohti kahe uue aine saamiseks. Sadenemisreaktsioonid tekitavad ühe aine, mis on lahustumatu, samas kui happe-aluse reaktsioonid võivad anda lahustuvaid, vedelaid või gaasilisi reaktsioonisaadusi.

Kahekordse asendusreaktsiooni toimimise üksikasju võib näha hüpoteetiliste ühendite AB ja CD näitel. Need on ühendid, kus aatomid A ja C on moodustanud sidemed vastavalt aatomitega B ja D. Lahusesse asetatuna dissotsieeruvad nad positiivselt laetud ioonideks A

Kaks positiivselt laetud iooni tõrjuvad üksteist sarnaste laengute tõttu, nagu ka kaks negatiivselt laetud iooni. See jätab AD ja CB potentsiaalse kahekordse asendus keemilise reaktsioonina, kusjuures B ja D ioonid vahetuvad. Uued ühendid võivad olla lahustumatu tahke aine, lahustuv tahke aine, vedelik või gaas. Sõltuvalt reaktsiooni üksikasjadest näitab tekkiv aine tüüp, kas reaktsioon on toimunud.

Kui aine vees ei lahustu, ei saa ta osaleda kahekordses asendusreaktsioonis. Järgmised lahustuvusreeglid aitavad ennustada, millised ained reageerivad lahuses.

• Nitraadisoolad on lahustuvad.
  
• Leelismetalliioonide, nagu liitium, naatrium ja kaalium, soolad on lahustuvad.
  
• Ammooniumioonsoolad on lahustuvad.
• Enamik bromiidi, jodiidi ja kloriidi sooli on lahustuvad, välja arvatud hõbeda, elavhõbeda ja plii soolad.
• Enamik sulfaatsooli on lahustuvad, välja arvatud kaltsiumi, elavhõbeda, plii ja baariumi soolad.
• Enamik hüdroksiidsoolasid on lahustumatud, välja arvatud kaltsiumi, baariumi ja strontsiumi soolad.
• Enamik sulfiide, karbonaate, fosfaate ja kromaate on lahustumatud, välja arvatud leelismetallide ja ammooniumi omad.

Tüüpilised sadestumisreaktsioonid viivad vesilahusesse kaks lahustuvat ainet, saades lahustumatu tahke aine. Näiteks tsinknitraat ja naatriumfosfaat reageerivad kahekordse asendusreaktsioonina. Tsinknitraat lahustub vees, kuna see on nitraadisool ja kuigi fosfaadid on enamasti lahustumatud, on naatrium leelismetall ja seetõttu on naatriumfosfaat lahustuv. Need kaks ainet vahetavad ioone, muutudes lahuses olevaks naatriumnitraadiks, ja tsinkfosfaadiks, mis on lahustumatu ja sadestub.

Happed ja alused ioniseeruvad lahuses, moodustades vesiniku ja hüdroksiidi ioone. Kahekordse asendusreaktsiooni korral liitub happe vesinikioon aluse hüdroksiidi iooniga, moodustades vee, mis on üks kahekordse asenduse reaktsioonisaadustest. Ülejäänud ioonid, mis sisestati reaktsiooni, moodustuvad teised saadused.

Lihtne happe-aluse reaktsioon nagu vesinikkloriidhape (HCl) ja naatriumhüdroksiid (NaOH) annab soola (NaCl) ja vett. Keerulisem reaktsioon lahustab naatriumkarbonaadi (Na₂CO₃) HCl vesilahuses. Saadud topeltasendusreaktsioon annab NaCl ja CO₂ samuti vesi.

Topeltasendusreaktsioonide põhijooned on kahe reaktiivi lahustuvus, nende ionisatsioon lahuses ja saadud keemilise reaktsiooni tõendid. Kui moodustub sade või gaas, on toimunud keemiline reaktsioon, kuid mõnede happe-aluse reaktsioonide korral võib produkt olla vedel või lahustuv sool. Sellistel juhtudel võib reaktsiooni tõendamiseks vaja minna täiendavaid katseid.