Vad är en dubbel ersättningsreaktion?

En dubbel ersättningsreaktion äger rum när två joniserade föreningar byter joner för att producera två nya ämnen. De reagerande ämnena dissocieras i en vattenlösning och de positiva eller negativa jonerna byter plats. De resulterande nya substanserna förblir antingen i lösning, flyr ut som gas eller fälls ut som en olöslig reaktionsprodukt. Dubbla ersättningsreaktioner kan ta många former inklusive flera typer av syrabasreaktioner. Reglerna för löslighet hjälper till att förutsäga vilka ämnen som kan delta i dubbla ersättningsreaktioner och vilka reaktionsprodukter som kommer att fällas ut ur lösningen.

TL; DR (för lång; Läste inte)

En dubbel ersättningsreaktion är en utfällnings- eller syrabasreaktion där reaktanterna joniserar och antingen de positiva eller negativa jonerna byter plats för att producera två nya ämnen. Utfällningsreaktioner ger en substans som är olöslig medan syrabasreaktioner kan producera lösliga, flytande eller gasformiga reaktionsprodukter.

Detaljerna om hur en dubbel ersättningsreaktion fungerar kan ses med exemplet på hypotetiska föreningar AB och CD. Dessa är föreningar där atomerna A och C har bildat bindningar med atomerna B respektive D. När de placeras i lösning, dissocieras de i positivt laddade joner A⁺ och C⁺ tillsammans med negativt laddade joner B^- och D^-.

De två positivt laddade jonerna stöter varandra på grund av deras likartade laddningar, liksom de två negativt laddade jonerna. Det lämnar AD och CB som den potentiella kemiska reaktionen med dubbel ersättning, där B- och D-jonerna byter plats. De nya föreningarna kan vara ett olösligt fast ämne, ett lösligt fast ämne, en vätska eller en gas. Beroende på detaljerna i reaktionen visar den typ av ämne som produceras om en reaktion har ägt rum.

Om ett ämne inte löser sig i vatten kan det inte delta i en dubbel ersättningsreaktion. Följande löslighetsregler hjälper till att förutsäga vilka ämnen som reagerar i lösning.

• Nitratsalter är lösliga.
  
• Salter av alkalimetalljoner såsom litium, natrium och kalium är lösliga.
  
• Ammoniumjon-salter är lösliga.
• De flesta bromid-, jodid- och kloridsalter är lösliga, utom salterna av silver, kvicksilver och bly.
• De flesta sulfatsalter är lösliga, utom salterna av kalcium, kvicksilver, bly och barium.
• De flesta hydroxidsalter är olösliga, utom salter av kalcium, barium och strontium.
• De flesta sulfider, karbonater, fosfater och kromater är olösliga med undantag av alkalimetaller och ammonium.

Typiska utfällningsreaktioner introducerar två lösliga ämnen i en vattenlösning som ger ett olösligt fast ämne. Till exempel reagerar zinknitrat och natriumfosfat i en dubbel ersättningsreaktion. Zinknitrat är lösligt i vatten eftersom det är ett nitratsalt och även om fosfater mestadels är olösliga är natrium en alkalimetall och därför är natriumfosfat lösligt. De två ämnena utbyter joner för att bli natriumnitrat, som förblir i lösning, och zinkfosfat, som är olösligt och fälls ut.

Syror och baser joniseras i lösning för att bilda väte- och hydroxidjoner. I en dubbel ersättningsreaktion förenas vätejonen från syran med hydroxidjonen i basen för att bilda vatten, en av de dubbla ersättningsreaktionsprodukterna. De andra produkterna bildas av de återstående jonerna som införs i reaktionen.

En enkel syrabasreaktion såsom saltsyra (HCl) och natriumhydroxid (NaOH) ger ett salt (NaCl) och vatten. En mer komplex reaktion löser upp natriumkarbonat (Na₂CO₃i en vattenlösning av HCl. Den resulterande dubbla ersättningsreaktionen ger NaCl och CO₂ samt vatten.

De viktigaste funktionerna i dubbel ersättningsreaktioner är lösligheten för de två reaktanterna, jonisering i lösning och bevis för den resulterande kemiska reaktionen. Om en fällning eller en gas bildas har en kemisk reaktion ägt rum, men för vissa syrabasreaktioner kan produkten vara flytande eller ett lösligt salt. I sådana fall kan ytterligare tester krävas för bevis på en reaktion.