Kaj je dvojna nadomestna reakcija?

Dvojna nadomestna reakcija poteka, ko dve ionizirani spojini izmenjata iona, da nastaneta dve novi snovi. Reakcijske snovi se ločijo v vodni raztopini in pozitivni ali negativni ioni se zamenjajo. Nastale nove snovi bodisi ostanejo v raztopini, uidejo kot plin ali se oborijo kot netopni reakcijski produkt. Reakcije dvojne nadomestitve imajo lahko različne oblike, vključno z več vrstami kislinsko-bazičnih reakcij. Pravila topnosti pomagajo napovedati, katere snovi lahko sodelujejo v reakcijah dvojne nadomestitve in kateri reakcijski produkti bodo oborili iz raztopine.

TL; DR (predolgo; Nisem prebral)

Dvojna nadomestna reakcija je padavinska ali kislinsko-bazična reakcija, pri kateri se reaktanti ionizirajo, pozitivni ali negativni ioni pa se izmenjujejo, da nastanejo dve novi snovi. V reakcijah obarjanja nastane ena snov, ki je netopna, medtem ko kislo-bazične reakcije lahko tvorijo topne, tekoče ali plinaste reakcijske produkte.

Podrobnosti o delovanju reakcije dvojne nadomestitve lahko vidimo na primeru hipotetičnih spojin AB in CD. To so spojine, pri katerih sta atoma A in C tvorila vezi z atomoma B oziroma D. Ko se dajo v raztopino, se ločijo na pozitivno nabite ione A

Pozitivno nabita iona se zaradi podobnih nabojev medsebojno odbijata, prav tako oba negativno nabita iona. Tako AD in CB ostaneta kot potencialna dvojna nadomestna kemijska reakcija, pri čemer se iona B in D zamenjata. Nove spojine so lahko netopna trdna snov, topna trdna snov, tekočina ali plin. Glede na podrobnosti reakcije vrsta snovi, ki nastane, kaže, ali je do reakcije prišlo.

Če se snov v vodi ne raztopi, ne more sodelovati v reakciji dvojne nadomestitve. Naslednja pravila topnosti pomagajo napovedati, katere snovi bodo reagirale v raztopini.

• Nitratne soli so topne.
  
• Soli alkalijskih ionov, kot so litij, natrij in kalij, so topne.
  
• Amonijeve ionske soli so topne.
• Večina soli bromida, jodida in klorida je topnih, razen soli srebra, živega srebra in svinca.
• Večina sulfatnih soli je topnih, razen soli kalcija, živega srebra, svinca in barija.
• Večina hidroksidnih soli je netopnih, razen kalcijevih, barijevih in stroncijevih soli.
• Večina sulfidov, karbonatov, fosfatov in kromatov je netopnih, razen alkalijskih kovin in amonija.

Tipične padavinske reakcije v vodno raztopino vnesejo dve topni snovi, ki tvorita netopno trdno snov. Na primer, cinkov nitrat in natrijev fosfat reagirata v reakciji dvojne nadomestitve. Cinkov nitrat je topen v vodi, ker je nitratna sol in čeprav so fosfati večinoma topni, je natrij alkalna kovina, zato je natrijev fosfat topen. Snovi izmenjata iona, da postaneta natrijev nitrat, ki ostane v raztopini, in cinkov fosfat, ki je netopen in se obori.

Kisline in baze v raztopini ionizirajo in tvorijo vodikove in hidroksidne ione. V reakciji dvojne nadomestitve se vodikov ion iz kisline poveže s hidroksidnim ionom baze in tvori vodo, enega od produktov dvojne nadomestitvene reakcije. Drugi produkti nastanejo iz preostalih ionov, vnesenih v reakcijo.

Preprosta kislinsko-bazična reakcija, kot sta klorovodikova kislina (HCl) in natrijev hidroksid (NaOH), da sol (NaCl) in vodo. Kompleksnejša reakcija raztopi natrijev karbonat (Na₂CO₃) v vodni raztopini HCl. Nastala reakcija dvojne nadomestitve daje NaCl in CO₂ pa tudi vodo.

Ključne značilnosti reakcij dvojne nadomestitve so topnost dveh reaktantov, njihova ionizacija v raztopini in dokazi o nastali kemični reakciji. Če nastane oborina ali plin, je prišlo do kemične reakcije, vendar je pri nekaterih kislinsko-bazičnih reakcijah izdelek lahko tekoč ali topna sol. V takih primerih bodo morda potrebni dodatni testi za dokazovanje reakcije.