Mikä on kaksinkertainen korvausreaktio?

Kaksinkertainen korvausreaktio tapahtuu, kun kaksi ionisoitua yhdistettä vaihtaa ioneja kahden uuden aineen tuottamiseksi. Reagoivat aineet hajoavat vesiliuoksessa, ja positiiviset tai negatiiviset ionit vaihtavat paikkaa. Tuloksena olevat uudet aineet joko pysyvät liuoksessa, poistuvat kaasuna tai saostuvat liukenemattomana reaktiotuotteena. Kaksoiskorvausreaktiot voivat olla monenlaisia, mukaan lukien useita happo- emäsreaktioita. Liukoisuuden säännöt auttavat ennustamaan, mitkä aineet voivat osallistua kaksoiskorvausreaktioihin ja mitkä reaktiotuotteet saostuvat liuoksesta.

TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)

Kaksinkertainen korvausreaktio on saostuminen tai happo-emäksinen reaktio, jossa reagoivat aineet ionisoituvat ja joko positiiviset tai negatiiviset ionit vaihtavat paikkaa kahden uuden aineen tuottamiseksi. Saostusreaktiot tuottavat yhden aineen, joka on liukenematon, kun taas happo-emäs-reaktiot voivat tuottaa liukoisia, nestemäisiä tai kaasumaisia ​​reaktiotuotteita.

Yksityiskohdat kaksinkertaisen korvausreaktion toiminnasta voidaan nähdä esimerkillä hypoteettisista yhdisteistä AB ja CD. Nämä ovat yhdisteitä, joissa atomit A ja C ovat muodostaneet sidoksia atomien B ja D kanssa. Kun ne asetetaan liuokseen, ne hajoavat positiivisesti varautuneiksi ioneiksi A⁺ ja C⁺ yhdessä negatiivisesti varautuneiden ionien B kanssa^- ja D^-.

Kaksi positiivisesti varautunutta ionia hylkäävät toisiaan samanlaisten varaustensa vuoksi, samoin kuin kaksi negatiivisesti varautunutta ionia. Tämä jättää AD: n ja CB: n potentiaaliseksi kaksoiskorvauskemialliseksi reaktioksi, jolloin B- ja D-ionit vaihtavat paikkaa. Uudet yhdisteet voivat olla liukenematon kiinteä aine, liukoinen kiinteä aine, neste tai kaasu. Reaktion yksityiskohdista riippuen tuotettu aine osoittaa, onko reaktio tapahtunut.

Jos aine ei liukene veteen, se ei voi osallistua kaksinkertaiseen korvausreaktioon. Seuraavat liukoisuussäännöt auttavat ennustamaan, mitkä aineet reagoivat liuoksessa.

• Nitraattisuolat ovat liukoisia.
  
• Alkalimetalli-ionien, kuten litium, natrium ja kalium, suolat ovat liukoisia.
  
• Ammoniumionisuolat ovat liukoisia.
• Useimmat bromidi-, jodidi- ja kloridisuolat ovat liukoisia paitsi hopean, elohopean ja lyijyn suolat.
• Suurin osa sulfaattisuoloista on liukoisia paitsi kalsiumin, elohopean, lyijyn ja bariumin suolat.
• Useimmat hydroksidisuolat ovat liukenemattomia, paitsi kalsiumin, bariumin ja strontiumin suolat.
• Useimmat sulfidit, karbonaatit, fosfaatit ja kromaatit ovat liukenemattomia paitsi alkalimetallien ja ammoniumin.

Tyypilliset saostusreaktiot vievät kaksi liukoista ainetta vesiliuokseen, jolloin saadaan liukenematon kiinteä aine. Esimerkiksi sinkkinitraatti ja natriumfosfaatti reagoivat kaksoiskorvausreaktiossa. Sinkinitraatti on vesiliukoinen, koska se on nitraattisuola, ja vaikka fosfaatit ovat enimmäkseen liukenemattomia, natrium on alkalimetalli ja siksi natriumfosfaatti on liukoinen. Nämä kaksi ainetta vaihtavat ioneja tullakseen natriumnitraatiksi, joka jää liuokseen, ja sinkkifosfaatiksi, joka on liukenematon ja saostuu.

Hapot ja emäkset ionisoituvat liuoksessa muodostaen vety- ja hydroksidi-ioneja. Kaksoiskorvausreaktiossa hapon vetyioni liittyy emäksen hydroksidi-ioniin muodostaen vettä, joka on yksi kaksoiskorvausreaktiotuotteista. Muut tuotteet muodostuvat reaktioon syötetyistä jäljellä olevista ioneista.

Yksinkertainen happo-emäs-reaktio, kuten kloorivetyhappo (HCI) ja natriumhydroksidi (NaOH), antaa suolan (NaCl) ja veden. Monimutkaisempi reaktio liuottaa natriumkarbonaatin (Na₂CO₃) HCl: n vesiliuoksessa. Tuloksena oleva kaksinkertainen korvausreaktio tuottaa NaCl ja CO₂ samoin kuin vesi.

Kaksinkertaisten korvausreaktioiden pääpiirteet ovat kahden reagenssin liukoisuus, niiden ionisaatio liuoksessa ja todisteet tuloksena olevasta kemiallisesta reaktiosta. Jos muodostuu sakka tai kaasu, on tapahtunut kemiallinen reaktio, mutta joillekin happo-emäs-reaktioille tuote voi olla nestemäinen tai liukoinen suola. Tällaisissa tapauksissa reaktioiden todistamiseksi voidaan tarvita lisätestejä.