Dvostruka zamjenska reakcija odvija se kada dva ionizirana spoja izmjenjuju ione dajući dvije nove tvari. Tvari koje reagiraju razdvajaju se u vodenoj otopini, a pozitivni ili negativni ioni mijenjaju mjesta. Rezultirajuće nove tvari ili ostaju u otopini, izlaze kao plin ili precipitiraju kao netopivi produkt reakcije. Reakcije dvostruke zamjene mogu imati različite oblike, uključujući nekoliko vrsta kiselinsko-baznih reakcija. Pravila topivosti pomažu predvidjeti koje tvari mogu sudjelovati u reakcijama dvostruke zamjene i koji će proizvodi reakcije precipitirati iz otopine.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Reakcija dvostruke zamjene reakcija je oborine ili kiselinsko-bazne reakcije u kojoj se reaktanti ioniziraju, a pozitivni ili negativni ioni mijenjaju mjesta da bi stvorili dvije nove tvari. Reakcije oborina proizvode jednu tvar koja je netopiva, dok kiselinsko-bazne reakcije mogu proizvesti topljive, tekuće ili plinovite produkte reakcije.
Kako djeluju reakcije dvostruke zamjene
Pojedinosti kako djeluje reakcija dvostruke zamjene mogu se vidjeti na primjeru hipotetskih spojeva AB i CD. To su spojevi u kojima su atomi A i C stvorili veze s atomima B odnosno D. Kad se stave u otopinu, razdvajaju se na pozitivno nabijene ione A
+ i C+ zajedno s negativno nabijenim ionima B- i D-.Dva pozitivno nabijena iona međusobno se odbijaju zbog sličnih naboja, kao i dva negativno nabijena iona. To ostavlja AD i CB kao potencijalnu dvostruku zamjensku kemijsku reakciju, pri čemu se ioni B i D mijenjaju. Novi spojevi mogu biti netopiva krutina, topiva krutina, tekućina ili plin. Ovisno o pojedinostima reakcije, vrsta tvari koja nastaje pokazuje je li se reakcija dogodila.
Pravila topljivosti
Ako se tvar ne otopi u vodi, ne može sudjelovati u reakciji dvostruke zamjene. Sljedeća pravila topivosti pomažu u predviđanju koje će tvari reagirati u otopini.
- Nitratne soli su topive.
- Soli iona alkalijskih metala poput litija, natrija i kalija su topive.
- Amonijeve ionske soli su topive.
- Većina soli bromida, jodida i klorida topive su, osim soli srebra, žive i olova.
- Većina sulfatnih soli topive su, osim soli kalcija, žive, olova i barija.
- Većina hidroksidnih soli je netopiva, osim soli kalcija, barija i stroncija.
- Većina sulfida, karbonata, fosfata i kromata su netopivi, osim alkalnih metala i amonijaka.
Reakcije zamjene oborina
Tipične reakcije oborina uvode dvije topive tvari u vodenu otopinu stvarajući netopivu krutinu. Na primjer, cink nitrat i natrij fosfat reagiraju dvostrukom zamjenom. Cink nitrat je topljiv u vodi, jer je nitratna sol, i premda su fosfati uglavnom netopivi, natrij je alkalni metal, pa je stoga natrijev fosfat topiv. Dvije tvari razmjenjuju ione da bi postali natrijev nitrat, koji ostaje u otopini, i cinkov fosfat, koji je netopiv i taloži se.
Reakcije zamjene kiselinom i bazom
Kiseline i baze ioniziraju se u otopini stvarajući vodikove i hidroksidne ione. U reakciji dvostruke zamjene, vodikov ion iz kiseline spaja se s hidroksidnim ionom baze stvarajući vodu, jedan od produkata dvostruke zamjenske reakcije. Ostali proizvodi nastaju od preostalih iona koji se uvode u reakciju.
Jednostavna kiselinsko-bazna reakcija poput klorovodične kiseline (HCl) i natrijevog hidroksida (NaOH) daje sol (NaCl) i vodu. Složenija reakcija otapa natrijev karbonat (Na2CO3) u vodenoj otopini HCl. Rezultirajuća reakcija dvostruke zamjene daje NaCl i CO2 kao i voda.
Ključne značajke reakcija dvostruke zamjene su topljivost dva reaktanta, njihova ionizacija u otopini i dokazi rezultirajuće kemijske reakcije. Ako nastane talog ili plin, dogodila se kemijska reakcija, ali za neke kiselinsko-bazne reakcije proizvod može biti tekućina ili topljiva sol. U takvim slučajevima mogu biti potrebni dodatni testovi za dokazivanje reakcije.