Kas ir dubultās aizstāšanas reakcija?

Divkārša aizstāšanas reakcija notiek, kad divi jonizēti savienojumi apmainās ar joniem, iegūstot divas jaunas vielas. Reaģējošās vielas disociējas ūdens šķīdumā, un pozitīvie vai negatīvie joni mainās vietām. Iegūtās jaunās vielas vai nu paliek šķīdumā, izplūst kā gāze, vai arī izgulsnējas kā nešķīstošs reakcijas produkts. Divkāršās aizstājējreakcijas var izpausties dažādos veidos, ieskaitot vairākus skābes-bāzes reakciju veidus. Šķīdības noteikumi palīdz prognozēt, kuras vielas var piedalīties dubultās aizstāšanas reakcijās un kuri reakcijas produkti izgulsnējas no šķīduma.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Dubultā aizvietošanas reakcija ir nogulsnēšanās vai skābes-bāzes reakcija, kurā reaģenti jonizējas un pozitīvie vai negatīvie joni apmainās vietām, lai iegūtu divas jaunas vielas. Nokrišņu reakcijas rada vienu vielu, kas nav šķīstoša, savukārt skābju-sārmu reakcijas var radīt šķīstošus, šķidrus vai gāzveida reakcijas produktus.

Sīkāku informāciju par dubultās aizstājējreakcijas darbību var redzēt ar hipotētisku savienojumu AB un CD piemēru. Tie ir savienojumi, kur A un C atomi ir izveidojuši saites attiecīgi ar B un D atomiem. Ievietojot šķīdumā, tie disociējas pozitīvi lādētos jonos A

Abi pozitīvi lādētie joni to vienādu lādiņu dēļ atgrūž viens otru, tāpat kā divi negatīvi lādētie joni. Tas atstāj AD un CB kā potenciālu divkāršu aizstājēju ķīmisko reakciju, B un D joniem mainoties vietām. Jaunie savienojumi var būt nešķīstoša cieta viela, šķīstoša cieta viela, šķidrums vai gāze. Atkarībā no reakcijas detaļām, saražotās vielas veids parāda, vai reakcija ir notikusi.

Ja viela nešķīst ūdenī, tā nevar piedalīties dubultā aizstāšanas reakcijā. Šie šķīdības noteikumi palīdz paredzēt, kuras vielas reaģēs šķīdumā.

• Nitrātu sāļi ir šķīstoši.
  
• Sārmu metālu jonu, piemēram, litija, nātrija un kālija, sāļi ir šķīstoši.
  
• Amonija jonu sāļi ir šķīstoši.
• Lielākā daļa bromīdu, jodīdu un hlorīdu sāļu šķīst, izņemot sudraba, dzīvsudraba un svina sāļus.
• Lielākā daļa sulfāta sāļu ir šķīstoši, izņemot kalcija, dzīvsudraba, svina un bārija sāļus.
• Lielākā daļa hidroksīda sāļu nešķīst, izņemot kalcija, bārija un stroncija sāļus.
• Lielākā daļa sulfīdu, karbonātu, fosfātu un hromātu nešķīst, izņemot sārmu metālu un amonija.

Tipiskās nokrišņu reakcijas ūdens šķīdumā ievada divas šķīstošas ​​vielas, iegūstot nešķīstošu cietvielu. Piemēram, cinka nitrāts un nātrija fosfāts reaģē dubultā aizstāšanas reakcijā. Cinka nitrāts šķīst ūdenī, jo tas ir nitrāta sāls, un, kaut arī fosfāti galvenokārt nešķīst, nātrijs ir sārmu metāls, un tāpēc nātrija fosfāts šķīst. Abas vielas apmainās ar joniem, kļūstot par nātrija nitrātu, kas paliek šķīdumā, un par cinka fosfātu, kas nešķīst un nogulsnējas.

Skābes un bāzes jonizējas šķīdumā, veidojot ūdeņraža un hidroksīda jonus. Divkāršās aizvietošanas reakcijā ūdeņraža jons no skābes savienojas ar bāzes hidroksīda jonu, veidojot ūdeni, kas ir viens no dubultās aizvietošanas reakcijas produktiem. Pārējie produkti veidojas no atlikušajiem joniem, kas ievadīti reakcijā.

Vienkārša skābes bāzes reakcija, piemēram, sālsskābe (HCl) un nātrija hidroksīds (NaOH), dod sāli (NaCl) un ūdeni. Sarežģītāka reakcija izšķīdina nātrija karbonātu (Na₂CO₃) HCl ūdens šķīdumā. Rezultātā dubultā aizstāšanas reakcija dod NaCl un CO₂ kā arī ūdens.

Divkāršās aizstājējreakcijas galvenās iezīmes ir abu reaģentu šķīdība, to jonizācija šķīdumā un pierādījumi par iegūto ķīmisko reakciju. Ja veidojas nogulsnes vai gāze, ir notikusi ķīmiska reakcija, bet dažām skābju-sārmu reakcijām produkts var būt šķidrs vai šķīstošs sāls. Šādos gadījumos reakcijas pierādīšanai var būt nepieciešami papildu testi.