Qu'est-ce qu'une réaction de double remplacement?

Une double réaction de remplacement a lieu lorsque deux composés ionisés échangent des ions pour produire deux nouvelles substances. Les substances réagissantes se dissocient dans une solution aqueuse et les ions positifs ou négatifs changent de place. Les nouvelles substances résultantes restent en solution, s'échappent sous forme de gaz ou précipitent sous forme de produit de réaction insoluble. Les réactions de double remplacement peuvent prendre de nombreuses formes, y compris plusieurs types de réactions acido-basiques. Les règles de solubilité aident à prédire quelles substances peuvent participer à des réactions de double remplacement et quels produits de réaction précipiteront hors de la solution.

TL; DR (trop long; n'a pas lu)

Une réaction de double remplacement est une précipitation ou une réaction acide-base dans laquelle les réactifs s'ionisent et les ions positifs ou négatifs échangent des lieux pour produire deux nouvelles substances. Les réactions de précipitation produisent une substance insoluble tandis que les réactions acide-base peuvent produire des produits de réaction solubles, liquides ou gazeux.

Les détails du fonctionnement d'une double réaction de remplacement peuvent être vus avec l'exemple des composés hypothétiques AB et CD. Ce sont des composés où les atomes A et C ont formé des liaisons avec les atomes B et D respectivement. Lorsqu'ils sont placés en solution, ils se dissocient en ions chargés positivement A⁺ et C⁺ avec des ions chargés négativement B^- et D^-.

Les deux ions chargés positivement se repoussent en raison de leurs charges similaires, tout comme les deux ions chargés négativement. Cela laisse AD et CB comme réaction chimique potentielle de double remplacement, les ions B et D changeant de place. Les nouveaux composés peuvent être un solide insoluble, un solide soluble, un liquide ou un gaz. Selon les détails de la réaction, le type de substance produite indique si une réaction a eu lieu.

Si une substance ne se dissout pas dans l'eau, elle ne peut pas participer à une double réaction de remplacement. Les règles de solubilité suivantes aident à prédire quelles substances réagiront en solution.

• Les sels de nitrate sont solubles.
  
• Les sels d'ions de métaux alcalins tels que le lithium, le sodium et le potassium sont solubles.
  
• Les sels d'ion ammonium sont solubles.
• La plupart des sels de bromure, d'iodure et de chlorure sont solubles, à l'exception des sels d'argent, de mercure et de plomb.
• La plupart des sels de sulfate sont solubles, à l'exception des sels de calcium, de mercure, de plomb et de baryum.
• La plupart des sels d'hydroxyde sont insolubles, à l'exception des sels de calcium, de baryum et de strontium.
• La plupart des sulfures, carbonates, phosphates et chromates sont insolubles, à l'exception de ceux des métaux alcalins et de l'ammonium.

Les réactions de précipitation typiques introduisent deux substances solubles dans une solution aqueuse produisant un solide insoluble. Par exemple, le nitrate de zinc et le phosphate de sodium réagissent dans une double réaction de remplacement. Le nitrate de zinc est soluble dans l'eau car il s'agit d'un sel de nitrate et, bien que les phosphates soient pour la plupart insolubles, le sodium est un métal alcalin et, par conséquent, le phosphate de sodium est soluble. Les deux substances échangent des ions pour devenir du nitrate de sodium, qui reste en solution, et du phosphate de zinc, qui est insoluble et précipite.

Les acides et les bases s'ionisent en solution pour former des ions hydrogène et hydroxyde. Dans une réaction de double remplacement, l'ion hydrogène de l'acide se joint à l'ion hydroxyde de la base pour former de l'eau, l'un des produits de la réaction de double remplacement. Les autres produits sont formés à partir des ions restants introduits dans la réaction.

Une simple réaction acide-base telle que l'acide chlorhydrique (HCl) et l'hydroxyde de sodium (NaOH) donne un sel (NaCl) et de l'eau. Une réaction plus complexe dissout le carbonate de sodium (Na₂CO₃) dans une solution aqueuse de HCl. La réaction de double remplacement qui en résulte donne NaCl et CO₂ ainsi que de l'eau.

Les principales caractéristiques des réactions de double remplacement sont la solubilité des deux réactifs, leur ionisation en solution et la preuve de la réaction chimique résultante. Si un précipité ou un gaz se forme, une réaction chimique a eu lieu, mais pour certaines réactions acido-basiques, le produit peut être liquide ou un sel soluble. Dans de tels cas, des tests supplémentaires peuvent être nécessaires pour mettre en évidence une réaction.