Wat is een dubbele vervangingsreactie?

Een dubbele vervangingsreactie vindt plaats wanneer twee geïoniseerde verbindingen ionen uitwisselen om twee nieuwe stoffen te produceren. De reagerende stoffen dissociëren in een waterige oplossing en de positieve of negatieve ionen wisselen van plaats. De resulterende nieuwe stoffen blijven ofwel in oplossing, ontsnappen als gas of slaan neer als een onoplosbaar reactieproduct. Dubbele vervangingsreacties kunnen vele vormen aannemen, waaronder verschillende soorten zuur-basereacties. De oplosbaarheidsregels helpen voorspellen welke stoffen kunnen deelnemen aan dubbele vervangingsreacties en welke reactieproducten uit de oplossing zullen neerslaan.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Een dubbele vervangingsreactie is een precipitatie- of zuur-basereactie waarbij de reactanten ioniseren en de positieve of negatieve ionen van plaats wisselen om twee nieuwe stoffen te produceren. Neerslagreacties produceren één stof die onoplosbaar is, terwijl zuur-base reacties oplosbare, vloeibare of gasvormige reactieproducten kunnen produceren.

De details van hoe een dubbele vervangingsreactie werkt, kunnen worden bekeken met het voorbeeld van hypothetische verbindingen AB en CD. Dit zijn verbindingen waarbij atomen A en C bindingen hebben gevormd met respectievelijk atomen B en D. Wanneer ze in oplossing worden geplaatst, dissociëren ze in positief geladen ionen A⁺ en C⁺ samen met negatief geladen ionen B^- en D^-.

De twee positief geladen ionen stoten elkaar af vanwege hun vergelijkbare lading, net als de twee negatief geladen ionen. Dat laat AD en CB over als de potentiële dubbele vervangende chemische reactie, waarbij de B- en D-ionen van plaats veranderen. De nieuwe verbindingen kunnen een onoplosbare vaste stof, een oplosbare vaste stof, een vloeistof of een gas zijn. Afhankelijk van de details van de reactie blijkt uit het soort stof dat ontstaat of er een reactie heeft plaatsgevonden.

Als een stof niet oplost in water, kan deze niet deelnemen aan een dubbele vervangingsreactie. De volgende oplosbaarheidsregels helpen voorspellen welke stoffen in oplossing zullen reageren.

• Nitraatzouten zijn oplosbaar.
  
• Zouten van alkalimetaalionen zoals lithium, natrium en kalium zijn oplosbaar.
  
• Ammoniumionzouten zijn oplosbaar.
• De meeste bromide-, jodide- en chloridezouten zijn oplosbaar, behalve de zouten van zilver, kwik en lood.
• De meeste sulfaatzouten zijn oplosbaar, behalve de zouten van calcium, kwik, lood en barium.
• De meeste hydroxidezouten zijn onoplosbaar, behalve zouten van calcium, barium en strontium.
• De meeste sulfiden, carbonaten, fosfaten en chromaten zijn onoplosbaar, behalve die van de alkalimetalen en ammonium.

Typische precipitatiereacties introduceren twee oplosbare stoffen in een waterige oplossing waardoor een onoplosbare vaste stof ontstaat. Zinknitraat en natriumfosfaat reageren bijvoorbeeld in een dubbele vervangingsreactie. Zinknitraat is oplosbaar in water omdat het een nitraatzout is en hoewel fosfaten meestal onoplosbaar zijn, is natrium een ​​alkalimetaal en daarom is natriumfosfaat oplosbaar. De twee stoffen wisselen ionen uit om natriumnitraat te worden, dat in oplossing blijft, en zinkfosfaat, dat onoplosbaar is en neerslaat.

Zuren en basen ioniseren in oplossing om waterstof- en hydroxide-ionen te vormen. Bij een dubbele vervangingsreactie verbindt het waterstofion van het zuur zich met het hydroxide-ion van de base om water te vormen, een van de dubbele vervangingsreactieproducten. De andere producten worden gevormd uit de resterende ionen die in de reactie worden geïntroduceerd.

Een eenvoudige zuur-basereactie zoals zoutzuur (HCl) en natriumhydroxide (NaOH) levert een zout (NaCl) en water op. Een complexere reactie lost natriumcarbonaat (Na₂CO₃) in een waterige oplossing van HCl. De resulterende dubbele vervangingsreactie levert NaCl en CO. op₂ evenals water.

De belangrijkste kenmerken van dubbele vervangingsreacties zijn de oplosbaarheid van de twee reactanten, hun ionisatie in oplossing en het bewijs van de resulterende chemische reactie. Als zich een neerslag of een gas vormt, heeft er een chemische reactie plaatsgevonden, maar voor sommige zuur-basereacties kan het product vloeibaar of een oplosbaar zout zijn. In dergelijke gevallen kunnen aanvullende tests nodig zijn om een ​​reactie aan te tonen.