Det dobbelt substitutionsreaktion, dobbelt fortrængning eller metatese, er en, hvor en dobbelt ionbytning forekommer mellem to forbindelser, uden at nogen af disse oxideres eller reduceres. Det udgør en af de mest elementære kemiske reaktioner.
De nye bindinger er dannet af de store elektrostatiske tiltrækningskræfter mellem ionerne. Ligeledes favoriserer reaktionen dannelsen af de mest stabile arter, hovedsageligt vandmolekylet. Billedet nedenfor illustrerer den generelle kemiske ligning for dobbelt substitutionsreaktion..
De oprindelige forbindelser AX og BY reagerer ved at udveksle "deres partnere" og danner således to nye forbindelser: AY og BX. Denne reaktion opstår, hvis og kun hvis A og Y er mere beslægtede end A og B, eller hvis BX-bindingerne er mere stabile end BY. Da reaktionen er en simpel ionbytning, vinder eller taber hverken ion elektroner (redoxreaktion).
Således, hvis A er en kation med +1 ladning i forbindelse AX, vil den have den samme +1 ladning i forbindelse AY. Det samme gælder for resten af "brevene". Denne type reaktion er understøttelsen af syre-basereaktioner og dannelse af bundfald..
Artikelindeks
En stærk syre reagerer med en stærk base for at producere opløselige salte og vand. Når en af de to - syren eller basen - er svag, er det producerede salt ikke fuldstændigt ioniseret; i et vandigt medium, der er i stand til at hydrolysere. Tilsvarende kan syren eller basen neutraliseres med et salt..
Ovenstående kan igen repræsenteres af den kemiske ligning med bogstaverne AXBY. Men da Brønsted surhed kun er angivet med H-ioner+ og OH-, Disse repræsenterer derefter bogstaverne A og Y:
HX + BOH => HOH + BX
Denne kemiske ligning svarer til neutralisering, som simpelthen er reaktionen mellem en HX-syre og en BOH-base for at producere HOHtoO) og BX-saltet, som måske eller ikke er opløseligt i vand.
Dens skelet kan variere alt efter de støkiometriske koefficienter eller syrenes art (hvis det er organisk eller uorganisk).
I denne type reaktion er et af produkterne uopløseligt i mediet, generelt vandigt og udfælder (det faste stof bundfældes fra resten af opløsningen).
Ordningen er som følger: to opløselige forbindelser, AX og BY, blandes, og et af produkterne, AY eller BX, udfældes, hvilket vil afhænge af opløselighedsreglerne:
AX + BY => AY (s) + BX
AX + BY => AY + BX (s)
I tilfælde af at både AY og BX er uopløselige i vand, vil det par ioner, der præsenterer de stærkeste elektrostatiske interaktioner, udfældes, hvilket kan reflekteres kvantitativt i deres værdier af opløselighedskonstanter (Kps).
I de fleste udfældningsreaktioner er det ene salt opløseligt, og det andet udfældes. Begge reaktioner - neutralisering og nedbør - kan forekomme i den samme blanding af stoffer.
HCI (aq) + NaOH (aq) => HtoO (l) + NaCl (aq)
Hvilken slags reaktion er det? Saltsyre reagerer med natriumhydroxid og genererer som følge heraf vand og natriumchlorid. På grund af det faktum, at NaCl er meget opløseligt i vandigt medium, og at der også blev dannet et vandmolekyle, er reaktionen i eksempel 1 neutralisering.
Frimærke3)to(ac) + NatoS (ac) => CuS (s) + 2NaNO3(ac)
Hverken H ion er til stede i denne reaktion+ ej heller OH-, og heller ikke vandmolekylet observeres på højre side af den kemiske ligning.
Kobber (II) nitrat eller kobbernitrat udskifter ioner med natriumsulfid. Kobbersulfid er uopløselig og udfældes i modsætning til natriumnitrat, opløseligt salt.
Cu-opløsningen (NO3)to er blålig, mens NatoS er gullig. Når begge blandes, forsvinder farverne, og CuS udfældes, hvilket er et sortligt fast stof..
CH3COOH (aq) + NaOH (aq) => CH3COONa (ac) + HtoO (l)
Igen er dette endnu en neutraliseringsreaktion. Eddikesyre reagerer med natriumhydroxid til dannelse af natriumacetatsaltet og et vandmolekyle.
I modsætning til eksempel 1 er natriumacetat ikke et salt, der er fuldt ioniseret, da anionen er hydrolyseret:
CH3COO-(ac) + HtoO (l) <=> CH3COOH (aq) + OH-(ac)
2HI (ac) + CaCO3(s) => HtoCO3(ac) + CaIto(ac)
I denne reaktion - som selvom det ikke ser ud til at være neutralisering - reagerer hydroiodidsyren fuldstændigt med kalkstenen for at danne kulsyre og calciumiodid. Desuden nedbrydes varmeudviklingen (eksoterm reaktion) kulsyre i kuldioxid og vand:
HtoCO3(ac) => COto(g) + HtoO (l)
Den samlede reaktion er som:
2HI (ac) + CaCO3(s) => COto(g) + HtoO (l) + CaIto(ac)
Ligeledes neutraliserer calciumcarbonat, et basisk salt, hydroiodsyre.
AgNO3(aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO3(ac)
Sølvnitrat udveksler ioner med natriumchlorid og danner således det uopløselige salt sølvchlorid (hvidligt bundfald) og natriumnitrat..
2H3PO4(ac) + 3Ca (OH)to(ac) => 6HtoO (l) + Ca3(PO4)to(s)
Phosphorsyre neutraliseres af calciumhydroxid og danner følgelig det uopløselige saltcalciumphosphat og seks mol vandmolekyler..
Dette er et eksempel på en dobbelt substitutionsreaktion af begge typer: neutralisering af syren og udfældning af et uopløseligt salt..
KtoS (ac) + MgSO4(ac) => KtoSW4(ac) + MgS (s)
Kaliumsulfid reagerer med magnesiumsulfat og samler S-ionerne i opløsningto- og Mgto+ til dannelse af det uopløselige salt af magnesiumsulfid og det opløselige salt af kaliumsulfat.
NatoS (aq) + HCI (aq) → NaCl (aq) + HtoS (g)
Natriumsulfid neutraliserer saltsyre og genererer natriumchlorid og hydrogensulfid.
I denne reaktion dannes der ikke vand (i modsætning til de mest almindelige neutraliseringer) men det ikke-elektrolytiske molekyle hydrogensulfid, hvis lugt af rådne æg er meget ubehageligt. HtoS undgår opløsning i gasform, og resten af arten forbliver opløst.
Endnu ingen kommentarer