Что такое реакция двойного замещения?

Реакция двойного замещения имеет место, когда два ионизированных соединения обмениваются ионами с образованием двух новых веществ. Реагирующие вещества диссоциируют в водном растворе, и положительные или отрицательные ионы меняются местами. Образующиеся новые вещества либо остаются в растворе, либо улетучиваются в виде газа, либо выпадают в осадок в виде нерастворимого продукта реакции. Реакции двойного замещения могут принимать различные формы, включая несколько типов кислотно-основных реакций. Правила растворимости помогают предсказать, какие вещества могут участвовать в реакциях двойного замещения и какие продукты реакции выпадут в осадок из раствора.

TL; DR (слишком длинный; Не читал)

Реакция двойного замещения - это осаждение или кислотно-основная реакция, в которой реагенты ионизируются, а положительные или отрицательные ионы обмениваются местами с образованием двух новых веществ. В результате реакций осаждения образуется одно нерастворимое вещество, в то время как кислотно-основные реакции могут давать растворимые, жидкие или газообразные продукты реакции.

Подробности того, как работает реакция двойного замещения, можно увидеть на примере гипотетических соединений AB и CD. Это соединения, в которых атомы A и C образовали связи с атомами B и D соответственно. При помещении в раствор они диссоциируют на положительно заряженные ионы A⁺ и C⁺ вместе с отрицательно заряженными ионами B^- и D^-.

Два положительно заряженных иона отталкиваются друг от друга из-за их одинаковых зарядов, как и два отрицательно заряженных иона. Это оставляет AD и CB как потенциальную химическую реакцию двойного замещения, при которой ионы B и D меняются местами. Новые соединения могут представлять собой нерастворимое твердое вещество, растворимое твердое вещество, жидкость или газ. В зависимости от деталей реакции вид производимого вещества показывает, произошла ли реакция.

Если вещество не растворяется в воде, оно не может участвовать в реакции двойного замещения. Следующие правила растворимости помогают предсказать, какие вещества будут реагировать в растворе.

• Нитратные соли растворимы.
  
• Соли ионов щелочных металлов, таких как литий, натрий и калий, растворимы.
  
• Соли ионов аммония растворимы.
• Большинство бромидных, йодидных и хлоридных солей растворимы, за исключением солей серебра, ртути и свинца.
• Большинство солей сульфатов растворимы, за исключением солей кальция, ртути, свинца и бария.
• Большинство солей гидроксидов нерастворимы, за исключением солей кальция, бария и стронция.
• Большинство сульфидов, карбонатов, фосфатов и хроматов нерастворимы, за исключением сульфидов щелочных металлов и аммония.

Типичные реакции осаждения вводят два растворимых вещества в водный раствор с образованием нерастворимого твердого вещества. Например, нитрат цинка и фосфат натрия реагируют по реакции двойного замещения. Нитрат цинка растворим в воде, потому что это нитратная соль, и, хотя фосфаты в основном нерастворимы, натрий является щелочным металлом, и поэтому фосфат натрия растворим. Эти два вещества обмениваются ионами, превращаясь в нитрат натрия, который остается в растворе, и фосфат цинка, который нерастворим и выпадает в осадок.

Кислоты и основания ионизируются в растворе с образованием ионов водорода и гидроксида. В реакции двойного замещения ион водорода кислоты соединяется с ионом гидроксида основания с образованием воды, одного из продуктов реакции двойного замещения. Остальные продукты образуются из оставшихся ионов, введенных в реакцию.

Простая кислотно-основная реакция, такая как соляная кислота (HCl) и гидроксид натрия (NaOH), дает соль (NaCl) и воду. Более сложная реакция растворяет карбонат натрия (Na₂CO₃) в водном растворе HCl. В результате реакции двойного замещения получают NaCl и CO.₂ а также вода.

Ключевыми особенностями реакций двойного замещения являются растворимость двух реагентов, их ионизация в растворе и свидетельство происходящей химической реакции. Если образуется осадок или газ, произошла химическая реакция, но для некоторых кислотно-основных реакций продукт может быть жидкостью или растворимой солью. В таких случаях могут потребоваться дополнительные тесты для доказательства реакции.