Kas yra dvigubo pakeitimo reakcija?

Dviguba pakaitinė reakcija vyksta, kai du jonizuoti junginiai keičiasi jonais, kad gautų dvi naujas medžiagas. Reaguojančios medžiagos disocijuoja vandens tirpale, o teigiami arba neigiami jonai keičiasi vietomis. Gautos naujos medžiagos arba lieka tirpale, išbėga kaip dujos, arba iškrinta kaip netirpus reakcijos produktas. Dvigubos pakaitinės reakcijos gali būti įvairių formų, įskaitant keletą rūgščių ir šarmų reakcijų. Tirpumo taisyklės padeda numatyti, kurios medžiagos gali dalyvauti dvigubose pakaitinėse reakcijose ir kurie reakcijos produktai iškris iš tirpalo.

TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)

Dviguba pakaitinė reakcija yra nusodinimas arba rūgščių ir šarmų reakcija, kurios metu reagentai jonizuojasi, o teigiami arba neigiami jonai keičiasi vietomis, kad gautų dvi naujas medžiagas. Kritulių reakcijos sukelia vieną netirpią medžiagą, o rūgščių ir šarmų reakcijos - tirpius, skystus ar dujinius reakcijos produktus.

Išsamią informaciją apie dvigubos pakaitinės reakcijos veikimą galima pamatyti hipotetinių junginių AB ir CD pavyzdžiu. Tai yra junginiai, kur A ir C atomai užmezgė ryšius atitinkamai su B ir D atomais. Įdėję į tirpalą, jie disocijuoja į teigiamai įkrautus jonus A

Du teigiamai įkrauti jonai atstumia vienas kitą dėl panašių krūvių, kaip ir du neigiamai įkrauti jonai. Tai palieka AD ir CB kaip galimą dvigubą pakaitinę cheminę reakciją, kai B ir D jonai keičiasi. Naujieji junginiai gali būti netirpi kieta medžiaga, tirpi kieta medžiaga, skystis arba dujos. Atsižvelgiant į reakcijos detales, gaminamos medžiagos rūšis parodo, ar įvyko reakcija.

Jei medžiaga netirpsta vandenyje, ji negali dalyvauti dviguboje pakaitinėje reakcijoje. Šios tirpumo taisyklės padeda numatyti, kurios medžiagos sureaguos tirpale.

• Nitratų druskos yra tirpi.
  
• Šarminių metalų jonų, tokių kaip ličio, natrio ir kalio, druskos yra tirpios.
  
• Amonio jonų druskos yra tirpaus.
• Dauguma bromido, jodido ir chlorido druskų yra tirpi, išskyrus sidabro, gyvsidabrio ir švino druskas.
• Dauguma sulfato druskų yra tirpi, išskyrus kalcio, gyvsidabrio, švino ir bario druskas.
• Dauguma hidroksido druskų yra netirpios, išskyrus kalcio, bario ir stroncio druskas.
• Dauguma sulfidų, karbonatų, fosfatų ir chromatų yra netirpūs, išskyrus šarminių metalų ir amonio.

Tipiškos nusodinimo reakcijos į vandens tirpalą įleidžia dvi tirpias medžiagas, gaunant netirpią kietąją medžiagą. Pavyzdžiui, cinko nitratas ir natrio fosfatas reaguoja dvigubos pakaitinės reakcijos metu. Cinko nitratas yra tirpus vandenyje, nes jis yra nitrato druska ir, nors fosfatai dažniausiai netirpsta, natris yra šarminis metalas, todėl natrio fosfatas yra tirpus. Abi medžiagos keičiasi jonais, kad gautų natrio nitratą, kuris lieka tirpale, ir cinko fosfatą, kuris yra netirpus ir iškrinta.

Rūgštys ir bazės jonizuojasi tirpale ir susidaro vandenilio ir hidroksido jonai. Vykstant dvigubai pakaitinei reakcijai, vandenilio jonas iš rūgšties susijungia su pagrindo hidroksido jonu ir sudaro vandenį, vieną iš dvigubo pakaitinio reakcijos produktų. Kiti produktai susidaro iš likusių į reakciją įvestų jonų.

Paprasta rūgščių ir šarmų reakcija, tokia kaip druskos rūgštis (HCl) ir natrio hidroksidas (NaOH), suteikia druską (NaCl) ir vandenį. Sudėtingesnė reakcija ištirpina natrio karbonatą (Na₂CO₃) HCl vandens tirpale. Gauta dviguba pakaitinė reakcija duoda NaCl ir CO₂ taip pat vandens.

Pagrindiniai dvigubų pakaitinių reakcijų bruožai yra dviejų reagentų tirpumas, jų jonizavimas tirpale ir gautos cheminės reakcijos įrodymai. Jei susidaro nuosėdos ar dujos, įvyko cheminė reakcija, tačiau kai kurioms rūgščių ir šarmų reakcijoms produktas gali būti skystas arba tirpi druska. Tokiais atvejais reakcijos įrodymui gali prireikti papildomų bandymų.