ปฏิกิริยาการแทนที่คู่: ประเภทและตัวอย่าง - เคมี

เปลี่ยนตัวคู่รางคู่หรือ metathesis ปฏิกิริยาซึ่งเป็นหนึ่งในการแลกเปลี่ยนไอออนคู่เกิดขึ้นระหว่างสารทั้งสองโดยไม่ต้องใด ๆ เหล่านี้ถูกออกซิไดซ์หรือลดลง มันเป็นปฏิกิริยาทางเคมีพื้นฐานที่สุดชนิดหนึ่ง

พันธะใหม่เกิดจากแรงดึงดูดไฟฟ้าสถิตขนาดใหญ่ระหว่างไอออน ในทำนองเดียวกันปฏิกิริยาสนับสนุนการก่อตัวของสิ่งมีชีวิตที่เสถียรที่สุดโดยส่วนใหญ่เป็นโมเลกุลของน้ำ ภาพด้านล่างแสดงสมการทางเคมีทั่วไปสำหรับปฏิกิริยาการแทนที่คู่

สารประกอบเริ่มต้น AX และ BY ทำปฏิกิริยาโดยการแลกเปลี่ยน "คู่ค้า" และทำให้เกิดสารประกอบใหม่สองชนิด: AY และ BX ปฏิกิริยานี้จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อ A และ Y มีความสัมพันธ์กันมากกว่า A และ B หรือถ้าพันธบัตร BX มีความเสถียรมากกว่าของ BY เนื่องจากปฏิกิริยาเป็นการแลกเปลี่ยนไอออนอย่างง่ายไอออนจึงไม่ได้รับหรือสูญเสียอิเล็กตรอน (ปฏิกิริยารีดอกซ์)

ดังนั้นถ้า A เป็นไอออนบวกที่มีประจุ +1 ในสารประกอบ AX มันจะมีประจุ +1 เท่ากันในสารประกอบ AY เช่นเดียวกับส่วนที่เหลือของ "ตัวอักษร" ปฏิกิริยาประเภทนี้คือการสนับสนุนของปฏิกิริยากรดเบสและการก่อตัวของตะกอน

ประเภท

การทำให้เป็นกลาง

กรดแก่ทำปฏิกิริยากับเบสแก่เพื่อผลิตเกลือและน้ำที่ละลายน้ำได้ เมื่อหนึ่งในสอง - กรดหรือเบส - อ่อนเกลือที่ผลิตจะไม่แตกตัวเป็นไอออนอย่างสมบูรณ์ นั่นคือในตัวกลางที่เป็นน้ำที่สามารถไฮโดรไลซิสได้ ในทำนองเดียวกันกรดหรือเบสสามารถทำให้เป็นกลางได้ด้วยเกลือ

ข้างต้นสามารถแสดงได้อีกครั้งด้วยสมการทางเคมีด้วยตัวอักษร AXBY อย่างไรก็ตามเนื่องจากความเป็นกรดของBrønstedถูกระบุโดย H ⁺และ OH ^-ไอออนเท่านั้นสิ่งเหล่านี้จึงมาแทนตัวอักษร A และ Y:

HX + BOH => HOH + BX

สมการทางเคมีนี้สอดคล้องกับการทำให้เป็นกลางซึ่งเป็นเพียงปฏิกิริยาระหว่างกรด HX และฐาน BOH เพื่อผลิต HOH (H ₂ O) และเกลือ BX ซึ่งอาจละลายในน้ำหรือไม่ก็ได้

โครงกระดูกของมันอาจแตกต่างกันไปตามค่าสัมประสิทธิ์สโตอิจิโอเมตริกหรือลักษณะของกรด (ถ้าเป็นสารอินทรีย์หรืออนินทรีย์)

หยาดน้ำฟ้า

ในปฏิกิริยาประเภทนี้ผลิตภัณฑ์ชนิดหนึ่งไม่ละลายในตัวกลางโดยทั่วไปเป็นน้ำและตกตะกอน (ของแข็งจะตกตะกอนจากส่วนที่เหลือของสารละลาย)

โครงร่างมีดังนี้: สารประกอบที่ละลายได้สองชนิดคือ AX และ BY ผสมกันและหนึ่งในผลิตภัณฑ์ AY หรือ BX ตกตะกอนซึ่งจะขึ้นอยู่กับกฎความสามารถในการละลาย:

AX + BY => AY + BX

ในกรณีที่ทั้ง AY และ BX ไม่ละลายในน้ำคู่ของไอออนที่มีปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิตที่รุนแรงที่สุดจะตกตะกอนซึ่งสามารถสะท้อนในเชิงปริมาณได้จากค่าคงที่ของค่าคงที่ในการละลาย (Kps)

อย่างไรก็ตามในปฏิกิริยาการตกตะกอนส่วนใหญ่เกลือหนึ่งละลายได้และอีกตัวตกตะกอน ปฏิกิริยาทั้งสอง - การทำให้เป็นกลางและการตกตะกอน - สามารถเกิดขึ้นได้ในส่วนผสมของสารเดียวกัน

ตัวอย่าง

ตัวอย่าง 1

HCl (aq) + NaOH (aq) => H ₂ O (ล) + NaCl (aq)

นี่คือปฏิกิริยาแบบไหน? กรดไฮโดรคลอริกทำปฏิกิริยากับโซเดียมไฮดรอกไซด์ทำให้เกิดน้ำและโซเดียมคลอไรด์ตามมา เนื่องจาก NaCl ละลายได้มากในตัวกลางที่เป็นน้ำและเกิดโมเลกุลของน้ำขึ้นด้วยปฏิกิริยาของตัวอย่างที่ 1 จึงเป็นการทำให้เป็นกลาง

ตัวอย่าง 2

Cu (ไม่ใช่₃ ) ₂ (aq) + Na ₂ S (aq) => CuS (s) + 2NaNO ₃ (aq)

ไม่มีทั้ง H ⁺หรือ OH ^-ไอออนอยู่ในปฏิกิริยานี้และไม่มีโมเลกุลของน้ำทางด้านขวามือของสมการเคมี

ไนเตรตทองแดง (II) หรือไนเตรตถ้วยแลกเปลี่ยนไอออนกับโซเดียมซัลไฟด์ คอปเปอร์ซัลไฟด์ไม่ละลายน้ำตกตะกอนไม่เหมือนโซเดียมไนเตรตซึ่งเป็นเกลือที่ละลายน้ำได้

สารละลาย Cu (NO ₃ ) ₂เป็นสีน้ำเงินในขณะที่สารละลายNa ₂ S เป็นสีเหลือง เมื่อผสมทั้งสองอย่างสีจะหายไปและ CuS ตกตะกอนซึ่งเป็นของแข็งสีดำ

ตัวอย่างที่ 3

CH ₃ COOH (aq) + NaOH (aq) => CH ₃ COONa (aq) + H ₂ O (l)

อีกครั้งนี่เป็นอีกหนึ่งปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลาง กรดอะซิติกจะทำปฏิกิริยากับโซเดียมไฮดรอกไซด์เพื่อสร้างเกลือโซเดียมอะซิเตตและโมเลกุลของน้ำ

ซึ่งแตกต่างจากตัวอย่างที่ 1 โซเดียมอะซิเตตไม่ใช่เกลือที่แตกตัวเป็นไอออนอย่างสมบูรณ์เนื่องจากแอนไอออนถูกไฮโดรไลซ์:

CH ₃ COO ^- (aq) + H ₂ O (l) <=> CH ₃ COOH (aq) + OH ^- (aq)

ตัวอย่างที่ 4

2HI (aq) + CaCO ₃ (s) => H ₂ CO ₃ (aq) + CaI ₂ (aq)

ในปฏิกิริยานี้ซึ่งแม้ว่าจะไม่ได้ทำให้เป็นกลาง แต่กรดไฮโดรโอดิกจะทำปฏิกิริยากับหินปูนอย่างสมบูรณ์เพื่อสร้างกรดคาร์บอนิกและแคลเซียมไอโอไดด์ นอกจากนี้วิวัฒนาการของความร้อน (ปฏิกิริยาคายความร้อน) ย่อยสลายกรดคาร์บอนิกให้เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ:

H ₂ CO ₃ (aq) => CO ₂ (g) + H ₂ O (ล)

ปฏิกิริยาโดยรวมเป็นดังนี้:

2HI (aq) + CaCO ₃ (s) => CO ₂ (g) + H ₂ O (ล.) + CaI ₂ (aq)

นอกจากนี้แคลเซียมคาร์บอเนตซึ่งเป็นเกลือพื้นฐานจะทำให้กรดไฮโดรโอนิกเป็นกลาง

ตัวอย่างที่ 5

AgNO ₃ (aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO ₃ (aq)

ซิลเวอร์ไนเตรตจะแลกเปลี่ยนไอออนกับโซเดียมคลอไรด์จึงเกิดเกลือซิลเวอร์คลอไรด์ที่ไม่ละลายน้ำ (ตะกอนสีขาว) และโซเดียมไนเตรต

ตัวอย่างที่ 6

2H ₃ PO ₄ (aq) + 3Ca (OH) ₂ (aq) => 6H ₂ O (l) + Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ (s)

กรดฟอสฟอริกถูกทำให้เป็นกลางโดยแคลเซียมไฮดรอกไซด์ทำให้เกิดเกลือแคลเซียมฟอสเฟตที่ไม่ละลายน้ำและโมเลกุลของน้ำหกโมล

นี่คือตัวอย่างของปฏิกิริยาการแทนที่สองครั้งของทั้งสองประเภท: การทำให้เป็นกลางของกรดและการตกตะกอนของเกลือที่ไม่ละลายน้ำ

ตัวอย่างที่ 7

K ₂ S (aq) + MgSO ₄ (aq) => K ₂ดังนั้น₄ (aq) + MgS (s)

โพแทสเซียมซัลไฟด์ทำปฏิกิริยากับแมกนีเซียมซัลเฟตโดยนำไอออน S ^2–และ Mg ²⁺มารวมกันในสารละลายเพื่อสร้างเกลือแมกนีเซียมซัลไฟด์ที่ไม่ละลายน้ำและเกลือโพแทสเซียมซัลเฟตที่ละลายน้ำได้

ตัวอย่างที่ 8

นา₂ S (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H ₂ S (g)

โซเดียมซัลไฟด์ทำให้กรดไฮโดรคลอริกเป็นกลางสร้างโซเดียมคลอไรด์และไฮโดรเจนซัลไฟด์

ในปฏิกิริยานี้น้ำจะไม่เกิดขึ้น (ซึ่งแตกต่างจากการทำให้เป็นกลางโดยทั่วไป) แต่เป็นไฮโดรเจนซัลไฟด์โมเลกุลที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์ซึ่งมีกลิ่นของไข่เน่าไม่เป็นที่พอใจมาก H ₂ S หนีออกจากสารละลายในรูปก๊าซและสิ่งมีชีวิตที่เหลือยังคงละลายอยู่

อ้างอิง

Whitten, Davis, Peck & Stanley เคมี. (ฉบับที่ 8) CENGAGE Learning, p 150-155.
Quimicas.net (2018). ตัวอย่างของปฏิกิริยาการแทนที่สองครั้ง สืบค้น 28 พฤษภาคม 2018 จาก: quimicas.net
ปฏิกิริยา Metathesis สืบค้นเมื่อ 28 พฤษภาคม 2561 จาก: science.uwaterloo.ca
Khan Academy. (2018) ปฏิกิริยาการแทนที่สองครั้ง สืบค้นเมื่อ 28 พฤษภาคม 2018 จาก: khanacademy.org
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (8 พฤษภาคม 2559). นิยามปฏิกิริยาการแทนที่สองครั้ง สืบค้นเมื่อ 28 พฤษภาคม 2561 จาก: thoughtco.com

ปฏิกิริยาการแทนที่คู่: ประเภทและตัวอย่าง - เคมี - 2026