Mi az a kettős helyettesítési reakció?

Kettős helyettesítési reakció megy végbe, amikor két ionizált vegyület ionokat cserélve két új anyagot állít elő. A reakcióba lépő anyagok diszidálnak egy vízoldatban, és a pozitív vagy negatív ionok helyet cserélnek. A kapott új anyagok vagy oldatban maradnak, gázként távoznak, vagy oldhatatlan reakciótermékként kicsapódnak. A kettős helyettesítő reakciók sokféle formát ölthetnek, beleértve a sav-bázis többféle reakciót is. Az oldhatóság szabályai segítenek megjósolni, hogy mely anyagok vehetnek részt kettős helyettesítési reakciókban, és mely reakciótermékek csapódnak ki az oldatból.

TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)

A kettős helyettesítő reakció egy kicsapás vagy sav-bázis reakció, amelyben a reagensek ionizálódnak, és a pozitív vagy a negatív ionok két új anyag előállításához helyet cserélnek. A csapadékreakciók egy oldhatatlan anyagot eredményeznek, míg a sav-bázis reakciók oldható, folyékony vagy gáznemű reakciótermékeket eredményezhetnek.

A kettős helyettesítési reakció működésének részleteit az AB és CD hipotetikus vegyületek példáján láthatjuk. Ezek olyan vegyületek, ahol az A és C atomok kötéseket képeztek a B és D atomokkal. Oldatba helyezve disszociálnak pozitív töltésű A ionokká

A két pozitív töltésű ion hasonló töltésük miatt taszítja egymást, csakúgy, mint a két negatív töltésű ion. Ennek eredményeként az AD és a CB potenciális kettős helyettesítő kémiai reakció marad, a B és D ionok helyet cserélve. Az új vegyületek lehetnek oldhatatlan szilárd anyagok, oldható szilárd anyagok, folyadékok vagy gázok. A reakció részleteitől függően az előállított anyag fajtája megmutatja, hogy történt-e reakció.

Ha egy anyag nem oldódik fel a vízben, nem vehet részt kettős helyettesítési reakcióban. A következő oldhatósági szabályok segítenek megjósolni, hogy mely anyagok reagálnak az oldatban.

• A nitrát sók oldódnak.
  
• Alkálifém-ionok, például lítium, nátrium és kálium sói oldhatók.
  
• Az ammóniumion-sók oldódnak.
• A legtöbb bromid-, jodid- és klorid-só oldható, az ezüst-, higany- és ólomsók kivételével.
• A legtöbb szulfát-só oldható, kivéve a kalcium-, higany-, ólom- és báriumsókat.
• A legtöbb hidroxid-só oldhatatlan, kivéve a kalcium-, bárium- és stroncium-sókat.
• A legtöbb szulfid, karbonát, foszfát és kromát oldhatatlan, kivéve az alkálifémeket és az ammóniumot.

A tipikus kicsapási reakciók két oldható anyagot juttatnak vízoldatba, amely oldhatatlan szilárd anyagot eredményez. Például a cink-nitrát és a nátrium-foszfát kettős helyettesítési reakcióban reagál. A cink-nitrát vízben oldódik, mivel nitrát-só, és bár a foszfátok többnyire oldhatatlanok, a nátrium alkálifém, ezért a nátrium-foszfát oldható. A két anyag ionokat cserélve nátrium-nitráttá válik, amely oldatban marad, és cink-foszfáttá, amely oldhatatlan és kicsapódik.

A savak és bázisok oldatban ionizálódva hidrogén- és hidroxidionokat képeznek. Kettős helyettesítő reakcióban a sav hidrogénionja összekapcsolódik a bázis hidroxidionjával, így vizet képez, amely a kettős helyettesítési reakciótermékek egyike. A többi termék a reakcióba bevezetett maradék ionokból képződik.

Egy egyszerű sav-bázis reakcióval, például sósavval (HCl) és nátrium-hidroxiddal (NaOH) sót (NaCl) és vizet kapunk. Egy bonyolultabb reakció feloldja a nátrium-karbonátot (Na₂CO₃) sósav vizes oldatában. A kapott kettős helyettesítő reakció NaCl-t és CO-t eredményez₂ valamint a víz.

A kettős szubsztitúciós reakciók fő jellemzői a két reagens oldhatósága, oldatban történő ionizációja és a keletkező kémiai reakció bizonyítékai. Ha csapadék vagy gáz képződik, kémiai reakció zajlott le, de néhány sav-bázis reakció esetén a termék lehet folyékony vagy oldható só. Ilyen esetekben további vizsgálatokra lehet szükség a reakció bizonyításához.