Co to jest reakcja podwójnej wymiany?

Reakcja podwójnej wymiany ma miejsce, gdy dwa zjonizowane związki wymieniają jony w celu wytworzenia dwóch nowych substancji. Reagujące substancje dysocjują w roztworze wodnym, a jony dodatnie lub ujemne zamieniają się miejscami. Powstałe nowe substancje pozostają w roztworze, ulatniają się w postaci gazu lub wytrącają się jako nierozpuszczalny produkt reakcji. Reakcje podwójnego zastąpienia mogą przybierać różne formy, w tym kilka rodzajów reakcji kwasowo-zasadowych. Zasady rozpuszczalności pomagają przewidzieć, które substancje mogą brać udział w reakcjach podwójnego zastępowania i które produkty reakcji wytrącają się z roztworu.

TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)

Reakcja podwójnej wymiany jest reakcją strącania lub kwasowo-zasadową, w której reagenty ulegają jonizacji, a w wyniku wymiany jonów dodatnich lub ujemnych powstają dwie nowe substancje. Reakcje strącania wytwarzają jedną substancję, która jest nierozpuszczalna, podczas gdy reakcje kwasowo-zasadowe mogą wytwarzać rozpuszczalne, ciekłe lub gazowe produkty reakcji.

Szczegóły działania reakcji podwójnego zastąpienia można zobaczyć na przykładzie hipotetycznych związków AB i CD. Są to związki, w których atomy A i C utworzyły wiązania odpowiednio z atomami B i D. Po umieszczeniu w roztworze dysocjują na dodatnio naładowane jony A⁺ i C⁺ razem z ujemnie naładowanymi jonami B^- i D^-.

Dwa dodatnio naładowane jony odpychają się ze względu na ich podobne ładunki, podobnie jak dwa jony naładowane ujemnie. To pozostawia AD i CB jako potencjalną reakcję chemiczną podwójnej wymiany, w której jony B i D zmieniają miejsca. Nowe związki mogą być nierozpuszczalnym ciałem stałym, rozpuszczalnym ciałem stałym, cieczą lub gazem. W zależności od szczegółów reakcji rodzaj wytwarzanej substancji wskazuje, czy reakcja miała miejsce.

Jeżeli substancja nie rozpuszcza się w wodzie, nie może brać udziału w reakcji podwójnej wymiany. Poniższe zasady rozpuszczalności pomagają przewidzieć, które substancje zareagują w roztworze.

• Sole azotanowe są rozpuszczalne.
  
• Sole jonów metali alkalicznych, takich jak lit, sód i potas są rozpuszczalne.
  
• Sole jonów amonowych są rozpuszczalne.
• Większość soli bromkowych, jodkowych i chlorkowych jest rozpuszczalnych, z wyjątkiem soli srebra, rtęci i ołowiu.
• Większość soli siarczanowych jest rozpuszczalna, z wyjątkiem soli wapnia, rtęci, ołowiu i baru.
• Większość soli wodorotlenowych jest nierozpuszczalna, z wyjątkiem soli wapnia, baru i strontu.
• Większość siarczków, węglanów, fosforanów i chromianów jest nierozpuszczalnych, z wyjątkiem metali alkalicznych i amonu.

Typowe reakcje strącania polegają na wprowadzeniu dwóch rozpuszczalnych substancji do roztworu wodnego, w wyniku czego powstaje nierozpuszczalna substancja stała. Na przykład azotan cynku i fosforan sodu reagują w reakcji podwójnej wymiany. Azotan cynku jest rozpuszczalny w wodzie, ponieważ jest solą azotanową i chociaż fosforany są w większości nierozpuszczalne, sód jest metalem alkalicznym, a zatem fosforan sodu jest rozpuszczalny. Dwie substancje wymieniają jony na azotan sodu, który pozostaje w roztworze, oraz fosforan cynku, który jest nierozpuszczalny i wytrąca się.

Kwasy i zasady jonizują w roztworze, tworząc jony wodorowe i wodorotlenowe. W reakcji podwójnej wymiany jon wodorowy z kwasu łączy się z jonem wodorotlenkowym zasady, tworząc wodę, jeden z produktów reakcji podwójnej wymiany. Pozostałe produkty powstają z pozostałych jonów wprowadzonych do reakcji.

Prosta reakcja kwasowo-zasadowa, taka jak kwas solny (HCl) i wodorotlenek sodu (NaOH), daje sól (NaCl) i wodę. Bardziej złożona reakcja rozpuszcza węglan sodu (Na₂WSPÓŁ₃) w wodnym roztworze HCl. W wyniku reakcji podwójnej wymiany otrzymuje się NaCl i CO₂ jak również wodę.

Kluczowymi cechami reakcji podwójnej wymiany są rozpuszczalność dwóch reagentów, ich jonizacja w roztworze oraz dowody zachodzącej reakcji chemicznej. Jeśli tworzy się osad lub gaz, zachodzi reakcja chemiczna, ale w przypadku niektórych reakcji kwasowo-zasadowych produkt może być ciekły lub rozpuszczalna sól. W takich przypadkach mogą być wymagane dodatkowe testy w celu wykazania reakcji.