Що таке подвійна реакція заміни?

Реакція подвійного заміщення відбувається, коли два іонізованих сполуки обмінюються іонами, утворюючи дві нові речовини. Реагуючі речовини дисоціюють у водному розчині, а позитивні або негативні іони змінюються місцями. Отримані нові речовини або залишаються в розчині, виходять у вигляді газу або випадають в осад у вигляді нерозчинного продукту реакції. Реакції подвійного заміщення можуть приймати різні форми, включаючи кілька типів кислотно-лужних реакцій. Правила розчинності допомагають передбачити, які речовини можуть брати участь у реакціях подвійного заміщення, а які продукти реакції випадуть в осад з розчину.

TL; ДР (занадто довгий; Не читав)

Реакція подвійного заміщення - це реакція осадження або кислотно-лужної реакції, в якій реагенти іонізуються, або позитивні, або негативні іони обмінюються місцями, утворюючи дві нові речовини. Реакції випадання осаду утворюють одну речовину, яка не розчиняється, тоді як кислотно-лужні реакції можуть утворювати розчинні, рідкі або газоподібні продукти реакції.

Подробиці того, як працює реакція подвійного заміщення, можна побачити на прикладі гіпотетичних сполук AB і CD. Це сполуки, де атоми А і С утворили зв’язки з атомами В і D відповідно. Помістившись у розчин, вони дисоціюють на позитивно заряджені іони А⁺ і С⁺ разом з негативно зарядженими іонами B^- і D^-.

Два позитивно заряджені іони відштовхують один одного через подібні заряди, як і два негативно заряджені іони. Це залишає AD і CB потенційною хімічною реакцією подвійного заміщення, при цьому іони B і D змінюються місцями. Нові сполуки можуть бути нерозчинною твердою речовиною, розчинною твердою речовиною, рідиною або газом. Залежно від деталей реакції вид речовини, що утворюється, показує, чи відбулася реакція.

Якщо речовина не розчиняється у воді, вона не може брати участь у реакції подвійного заміщення. Наступні правила розчинності допомагають передбачити, які речовини реагуватимуть у розчині.

• Нітратні солі розчинні.
  
• Солі іонів лужних металів, такі як літій, натрій і калій, розчинні.
  
• Солі іонів амонію розчинні.
• Більшість солей бромідів, йодидів та хлоридів розчинні, за винятком солей срібла, ртуті та свинцю.
• Більшість сульфатних солей розчинні, за винятком солей кальцію, ртуті, свинцю та барію.
• Більшість гідроксидних солей нерозчинні, за винятком солей кальцію, барію та стронцію.
• Більшість сульфідів, карбонатів, фосфатів та хроматів нерозчинні, за винятком лужних металів та амонію.

Типові реакції осадження вводять дві розчинні речовини у водний розчин, утворюючи нерозчинні тверді речовини. Наприклад, нітрат цинку та фосфат натрію реагують в результаті подвійної реакції заміщення. Нітрат цинку розчинний у воді, оскільки це нітратна сіль, і, хоча фосфати в основному нерозчинні, натрій є лужним металом, а тому фосфат натрію розчинний. Ці дві речовини обмінюються іонами, перетворюючись на нітрат натрію, який залишається в розчині, і фосфат цинку, який не розчиняється і випадає в осад.

Кислоти та основи іонізуються в розчині з утворенням іонів водню та гідроксиду. У реакції подвійного заміщення іон водню з кислоти з’єднується з іоном гідроксиду основи, утворюючи воду, один із продуктів реакції подвійного заміщення. Інші продукти утворюються з решти іонів, що вводяться в реакцію.

Проста кислотно-лужна реакція, така як соляна кислота (HCl) та гідроксид натрію (NaOH), дає сіль (NaCl) та воду. Більш складна реакція розчиняє карбонат натрію (Na₂CO₃) у водному розчині HCl. В результаті реакції подвійного заміщення отримують NaCl і CO₂ а також вода.

Ключовими особливостями реакцій подвійного заміщення є розчинність двох реагентів, їх іонізація в розчині та свідчення хімічної реакції, що виникла в результаті. Якщо утворюється осад або газ, відбулася хімічна реакція, але для деяких кислотно-лужних реакцій продукт може бути рідким або розчинною сіллю. У таких випадках для підтвердження реакції можуть знадобитися додаткові тести.