Hva er en dobbel erstatningsreaksjon?

En dobbel erstatningsreaksjon finner sted når to ioniserte forbindelser bytter ioner for å produsere to nye stoffer. Reagerende stoffer dissosieres i en vannoppløsning, og de positive eller negative ionene skifter plass. De resulterende nye stoffene holder seg enten i oppløsning, rømmer ut som gass eller faller ut som et uoppløselig reaksjonsprodukt. Doble erstatningsreaksjoner kan ha mange former, inkludert flere typer syre-basereaksjoner. Reglene for løselighet hjelper til med å forutsi hvilke stoffer som kan delta i dobbelterstatningsreaksjoner og hvilke reaksjonsprodukter som vil utfelle ut av løsningen.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

En dobbelt erstatningsreaksjon er en utfelling eller syre-base reaksjon der reaktantene ioniserer og enten de positive eller negative ionene bytter plass for å produsere to nye stoffer. Nedbørsreaksjoner produserer ett stoff som er uoppløselig mens syre-basereaksjoner kan gi oppløselige, flytende eller gassformige reaksjonsprodukter.

Detaljene for hvordan en dobbelterstatningsreaksjon fungerer kan sees med eksemplet på hypotetiske forbindelser AB og CD. Dette er forbindelser der atomene A og C har dannet bindinger med henholdsvis atomene B og D. Når de plasseres i løsning, dissosierer de seg til positivt ladede ioner A⁺ og C⁺ sammen med negativt ladede ioner B^- og D^-.

De to positivt ladede ionene frastøter hverandre på grunn av deres lignende ladninger, det samme gjør de to negativt ladede ionene. Det etterlater AD og CB som den potensielle kjemiske reaksjonen med dobbelt erstatning, med B- og D-ioner som skifter plass. De nye forbindelsene kan være et uoppløselig fast stoff, et løselig fast stoff, en væske eller en gass. Avhengig av detaljene i reaksjonen, viser typen stoff som produseres om en reaksjon har funnet sted.

Hvis et stoff ikke oppløses i vann, kan det ikke delta i en dobbel erstatningsreaksjon. Følgende løselighetsregler hjelper til med å forutsi hvilke stoffer som vil reagere i løsning.

• Nitratsalter er oppløselige.
  
• Salter av alkalimetallioner som litium, natrium og kalium er oppløselige.
  
• Ammoniumionsalter er oppløselige.
• De fleste bromid-, jodid- og kloridsalter er oppløselige, unntatt saltene av sølv, kvikksølv og bly.
• De fleste sulfatsalter er oppløselige, bortsett fra saltene av kalsium, kvikksølv, bly og barium.
• De fleste hydroksidsalter er uoppløselige, unntatt salter av kalsium, barium og strontium.
• De fleste sulfider, karbonater, fosfater og kromater er uoppløselige bortsett fra de av alkalimetallene og ammonium.

Typiske utfellingsreaksjoner introduserer to oppløselige stoffer i en vannoppløsning som gir et uoppløselig fast stoff. For eksempel reagerer sinknitrat og natriumfosfat i en dobbel erstatningsreaksjon. Sinknitrat er løselig i vann fordi det er et nitratsalt, og selv om fosfater stort sett er uoppløselige, er natrium et alkalimetall, og derfor er natriumfosfat løselig. De to stoffene bytter ut ioner for å bli natriumnitrat, som blir igjen i oppløsning, og sinkfosfat, som er uoppløselig og feller ut.

Syrer og baser ioniserer i oppløsning for å danne hydrogen og hydroksidioner. I en dobbel erstatningsreaksjon forbinder hydrogenionet fra syren med hydroksydionet av basen for å danne vann, et av de dobbelterstatningsreaksjonsproduktene. De andre produktene dannes av de gjenværende ionene som er innført i reaksjonen.

En enkel syre-base-reaksjon som saltsyre (HCl) og natriumhydroksyd (NaOH) gir et salt (NaCl) og vann. En mer kompleks reaksjon oppløser natriumkarbonat (Na₂CO₃) i en vannoppløsning av HCl. Den resulterende dobbelterstatningsreaksjonen gir NaCl og CO₂ så vel som vann.

Hovedtrekkene ved dobbelterstatningsreaksjoner er løseligheten til de to reaktantene, deres ionisering i løsning, og beviset for den resulterende kjemiske reaksjonen. Hvis det dannes et bunnfall eller en gass, har det skjedd en kjemisk reaksjon, men for noen syre-base-reaksjoner kan produktet være flytende eller et løselig salt. I slike tilfeller kan det være nødvendig med ytterligere tester for bevis på en reaksjon.