რა არის ორმაგი ჩანაცვლების რეაქცია?

ორმაგი ჩანაცვლების რეაქცია ხდება, როდესაც ორი იონიზირებული ნაერთი იონებს ანაცვლებს ორი ახალი ნივთიერების წარმოქმნით. რეაგირებადი ნივთიერებები იხსნება წყლის ხსნარში და პოზიტიური ან უარყოფითი იონები ცვლის ადგილებს. შედეგად მიღებული ახალი ნივთიერებები ან რჩება ხსნარში, გაედინება გაზის სახით ან ილექება, როგორც უხსნადი რეაქციის პროდუქტი. ორმაგი ჩანაცვლების რეაქციებს შეიძლება ჰქონდეს მრავალი ფორმა, მათ შორის მჟავა-ტუტოვანი რეაქციების რამდენიმე ტიპი. ხსნადობის წესები ხელს უწყობს პროგნოზირებას, თუ რომელ ნივთიერებებს შეუძლიათ მიიღონ მონაწილეობა ორმაგი ჩანაცვლების რეაქციებში და რომელი რეაქციის პროდუქტები გამოიყოფა ხსნარიდან.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

ორმაგი ჩანაცვლების რეაქცია არის ნალექების ან მჟავა-ტუტოვანი რეაქცია, რომლის დროსაც რეაქტიული ნივთიერებები იონიზდება და ან დადებითი ან უარყოფითი იონები ცვლის ადგილებს ორი ახალი ნივთიერების წარმოებისთვის. ნალექების რეაქციებში წარმოიქმნება ერთი ნივთიერება, რომელიც არ არის ხსნადი, ხოლო მჟავა-ტუტოვან რეაქციებში შესაძლებელია ხსნადი, თხევადი ან გაზური რეაქციის პროდუქტების წარმოება.

ორმაგი ჩანაცვლების რეაქციის მუშაობის შესახებ დეტალები ჩანს ჰიპოთეტური ნაერთების AB და CD მაგალითზე. ეს არის ნაერთები, სადაც A და C ატომებმა ბმულები შექმნეს შესაბამისად B და D ატომებთან. ხსნარში მოთავსებისას, ისინი იშლება დადებითად დამუხტულ იონებად A⁺ და გ⁺ უარყოფითად დამუხტული იონებით B^- და დ^-.

ორი დადებითად დამუხტული იონი მოგერიებულია ერთმანეთისგან მსგავსი მუხტების გამო, ისევე როგორც ორი უარყოფითად დამუხტული იონი. ეს ტოვებს AD და CB როგორც პოტენციურ ორმაგ შემცვლელ ქიმიურ რეაქციას, B და D იონების ადგილების შეცვლით. ახალი ნაერთები შეიძლება იყოს უხსნადი მყარი, ხსნადი მყარი, სითხე ან გაზი. რეაქციის დეტალების მიხედვით, წარმოებული ნივთიერების სახე აჩვენებს, მოხდა თუ არა რეაქცია.

თუ ნივთიერება არ იხსნება წყალში, მას არ შეუძლია მიიღოს მონაწილეობა ორმაგი ჩანაცვლების რეაქციაში. ხსნადობის შემდეგი წესები გვეხმარება იმის პროგნოზირებაში, თუ რომელი ნივთიერებები რეაგირებენ ხსნარში.

• ნიტრატის მარილები ხსნადია.
  
• ტუტე ლითონის იონების მარილები, როგორიცაა ლითიუმი, ნატრიუმი და კალიუმი, იხსნება.
  
• ამონიუმის იონის მარილები ხსნადია.
• ბრომიდის, იოდიდისა და ქლორიდის მარილების უმეტესობა ხსნადია, გარდა ვერცხლის, ვერცხლისწყლისა და ტყვიის მარილებისა.
• სულფატის მარილების უმეტესობა ხსნადია, გარდა კალციუმის, ვერცხლისწყლის, ტყვიის და ბარიუმის მარილებისა.
• ჰიდროქსიდის მარილების უმეტესობა არ იხსნება, გარდა კალციუმის, ბარიუმის და სტრონციუმის მარილებისა.
• სულფიდების, კარბონატების, ფოსფატებისა და ქრომატების უმეტესობა არ იხსნება, გარდა ტუტე ლითონებისა და ამონიუმისა.

ნალექების ტიპიური რეაქციები წყალხსნარში შეაქვს ორი ხსნადი ნივთიერება, რომელიც წარმოქმნის უხსნად მყარს. მაგალითად, თუთიის ნიტრატი და ნატრიუმის ფოსფატი რეაგირებენ ორმაგი ჩანაცვლების რეაქციაში. თუთიის ნიტრატი იხსნება წყალში, რადგან იგი წარმოადგენს ნიტრატის მარილს და, მიუხედავად იმისა, რომ ფოსფატები ძირითადად არ იხსნება, ნატრიუმი ტუტე ლითონია, ამიტომ ნატრიუმის ფოსფატი ხსნადია. ორი ნივთიერება იცვლის იონებს და ხდება ნატრიუმის ნიტრატი, რომელიც რჩება ხსნარში, და თუთიის ფოსფატი, რომელიც არ არის ხსნადი და ალექსანდრება.

მჟავები და ბაზები იონიზდება ხსნარში და წარმოქმნიან წყალბადის და ჰიდროქსიდის იონებს. ორმაგი შემცვლელი რეაქციის დროს, მჟავასგან წყალბადის იონი უერთდება ფუძის ჰიდროქსიდის იონს და წარმოქმნის წყალს, ორმაგ ჩანაცვლებულ რეაქციულ პროდუქტს. სხვა პროდუქტები წარმოიქმნება რეაქციაში შეყვანილი დარჩენილი იონებისგან.

მარტივი მჟავა-ტუტოვანი რეაქცია, როგორიცაა მარილმჟავა (HCl) და ნატრიუმის ჰიდროქსიდი (NaOH) გამოყოფს მარილს (NaCl) და წყალს. უფრო რთული რეაქცია ხსნის ნატრიუმის კარბონატს (Na₂კომპანია₃) HCl წყლის ხსნარში. შედეგად ორმაგი ჩანაცვლების რეაქცია იძლევა NaCl და CO₂ ასევე წყალი.

ორმაგი ჩანაცვლების რეაქციების ძირითადი მახასიათებლებია ორი რეაქტორის ხსნადობა, მათი იონიზაცია ხსნარში და შედეგად მიღებული ქიმიური რეაქციის მტკიცებულება. თუ ნალექი ან გაზი წარმოიქმნება, ქიმიური რეაქცია მოხდა, მაგრამ მჟავა-ტუტოვანი ზოგიერთი რეაქციისთვის პროდუქტი შეიძლება იყოს თხევადი ან ხსნადი მარილი. ასეთ შემთხვევებში შეიძლება საჭირო გახდეს დამატებითი ტესტების ჩატარება რეაქციის დასადასტურებლად.