Čo je reakcia s dvojitou výmenou?

K dvojitej substitučnej reakcii dochádza, keď si dve ionizované zlúčeniny vymieňajú ióny za vytvorenie dvoch nových látok. Reakčné látky sa disociujú vo vodnom roztoku a kladné alebo záporné ióny menia miesta. Výsledné nové látky buď zostávajú v roztoku, unikajú ako plyn alebo sa vyzrážajú ako nerozpustný reakčný produkt. Reakcie dvojitej výmeny môžu mať mnoho foriem vrátane niekoľkých typov acidobázických reakcií. Pravidlá rozpustnosti pomáhajú predpovedať, ktoré látky sa môžu podieľať na reakciách dvojitej výmeny a ktoré reakčné produkty sa vyzrážajú z roztoku.

TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)

Dvojitá náhradná reakcia je zrážacia alebo acidobázická reakcia, pri ktorej sa reaktanty ionizujú a buď si kladné alebo záporné ióny vymieňajú miesta za vzniku dvoch nových látok. Zrážacími reakciami sa získa jedna látka, ktorá je nerozpustná, zatiaľ čo acidobázické reakcie môžu produkovať rozpustné, kvapalné alebo plynné reakčné produkty.

Podrobnosti o tom, ako reakcia dvojitého nahradenia funguje, možno vidieť na príklade hypotetických zlúčenín AB a CD. Sú to zlúčeniny, kde atómy A a C vytvorili väzby s atómami B a D. Po umiestnení do roztoku sa disociujú na kladne nabité ióny A

Dva kladne nabité ióny sa navzájom odpudzujú kvôli podobným nábojom, rovnako ako dva záporne nabité ióny. To ponecháva AD a CB ako potenciálnu chemickú reakciu s dvojitým nahradením, pričom ióny B a D sa menia. Nové zlúčeniny môžu byť nerozpustná tuhá látka, rozpustná tuhá látka, kvapalina alebo plyn. V závislosti od podrobností reakcie druh látky, ktorá sa vyrába, ukazuje, či k reakcii došlo.

Ak sa látka nerozpustí vo vode, nemôže sa zúčastniť dvojitej náhrady. Nasledujúce pravidlá rozpustnosti pomáhajú predvídať, ktoré látky budú reagovať v roztoku.

• Dusičnanové soli sú rozpustné.
  
• Soli iónov alkalických kovov, ako je lítium, sodík a draslík, sú rozpustné.
  
• Amónne iónové soli sú rozpustné.
• Väčšina bromidových, jodidových a chloridových solí je rozpustných, okrem solí striebra, ortuti a olova.
• Väčšina síranových solí je rozpustných, okrem solí vápniku, ortuti, olova a bária.
• Väčšina hydroxidových solí je nerozpustných, okrem solí vápniku, bária a stroncia.
• Väčšina sulfidov, uhličitanov, fosforečnanov a chromanov je nerozpustných okrem tých, ktoré obsahujú alkalické kovy a amónium.

Typické zrážacie reakcie zavádzajú dve rozpustné látky do vodného roztoku za vzniku nerozpustnej pevnej látky. Napríklad dusičnan zinočnatý a fosforečnan sodný reagujú v reakcii s dvojitou výmenou. Dusičnan zinočnatý je rozpustný vo vode, pretože ide o dusičnanovú soľ, a hoci sú fosforečnany väčšinou nerozpustné, sodík je alkalický kov, a preto je fosforečnan sodný rozpustný. Tieto dve látky si vymieňajú ióny za dusičnan sodný, ktorý zostáva v roztoku, a fosforečnan zinočnatý, ktorý je nerozpustný a vyzráža sa.

Kyseliny a zásady sa v roztoku ionizujú za vzniku vodíkových a hydroxidových iónov. Pri dvojitej substitučnej reakcii sa vodíkový ión z kyseliny spája s hydroxidovým iónom zásady a vytvára vodu, jeden z produktov dvojitej substitučnej reakcie. Ostatné produkty sa tvoria zo zostávajúcich iónov zavedených do reakcie.

Jednoduchá acidobázická reakcia, ako je kyselina chlorovodíková (HCl) a hydroxid sodný (NaOH), poskytne soľ (NaCl) a vodu. Zložitejšia reakcia rozpúšťa uhličitan sodný (Na₂CO₃) vo vodnom roztoku HCl. Výsledná reakcia s dvojitým nahradením poskytne NaCl a CO₂ rovnako ako voda.

Kľúčovými vlastnosťami dvojitých substitučných reakcií sú rozpustnosť dvoch reaktantov, ich ionizácia v roztoku a dôkazy o výslednej chemickej reakcii. Ak sa vytvorí zrazenina alebo plyn, prebehla chemická reakcia, avšak pri niektorých acidobázických reakciách môže byť produkt kvapalný alebo rozpustná soľ. V takýchto prípadoch môžu byť potrebné ďalšie testy na dôkaz reakcie.