РЕАКЦИЯ ДВОЙНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ: ВИДЫ И ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2026

Реакция двойного замещения , двойного замещения или метатезиса - это реакция, в которой происходит двойной ионный обмен между двумя соединениями, при этом ни одно из них не окисляется или не восстанавливается. Это одна из самых элементарных химических реакций.

Новые связи образуются за счет больших сил электростатического притяжения между ионами. Точно так же реакция способствует образованию наиболее стабильных частиц, в основном молекулы воды. На изображении ниже показано общее химическое уравнение реакции двойного замещения.

Исходные соединения AX и BY вступают в реакцию, обмениваясь «своими партнерами», и, таким образом, образуют два новых соединения: AY и BX. Эта реакция происходит тогда и только тогда, когда A и Y более связаны, чем A и B, или если связи BX более стабильны, чем связи BY. Поскольку реакция представляет собой простой ионный обмен, ни один ион не получает и не теряет электроны (окислительно-восстановительная реакция).

Таким образом, если A - катион с зарядом +1 в соединении AX, он будет иметь такой же заряд +1 в соединении AY. То же самое и с остальными «буквами». Этот тип реакции поддерживает кислотно-основные реакции и образование осадков.

Типы

Нейтрализация

Сильная кислота реагирует с сильным основанием с образованием растворимых солей и воды. Когда одно из двух - кислота или основание - слабое, полученная соль не полностью ионизируется; то есть в водной среде, способной к гидролизу. Аналогичным образом кислоту или основание можно нейтрализовать солью.

Вышеупомянутое снова может быть представлено химическим уравнением с буквами AXBY. Однако, поскольку кислотность по Бренстеду обозначается только ионами H ⁺ и OH ^- , тогда они становятся буквами A и Y:

HX + BOH => HOH + BX

Это химическое уравнение соответствует нейтрализации, которая представляет собой просто реакцию между кислотой HX и основанием BOH с образованием HOH (H ₂ O) и соли BX, которая может быть растворимой или не растворимой в воде.

Его скелет может варьироваться в зависимости от стехиометрических коэффициентов или природы кислоты (органическая или неорганическая).

Атмосферные осадки

При этом типе реакции один из продуктов нерастворим в среде, обычно водной, и выпадает в осадок (твердое вещество осаждается из остальной части раствора).

Схема выглядит следующим образом: два растворимых соединения, AX и BY, смешиваются, и один из продуктов, AY или BX, осаждается, что будет зависеть от правил растворимости:

AX + BY => AY (s) + BX

AX + BY => AY + BX (s)

В случае, если и AY, и BX нерастворимы в воде, пара ионов, которые представляют самые сильные электростатические взаимодействия, выпадет в осадок, что может быть количественно отражено в их значениях констант растворимости (Kps).

Однако в большинстве реакций осаждения одна соль растворима, а другая выпадает в осадок. Обе реакции - нейтрализация и осаждение - могут протекать в одной и той же смеси веществ.

Примеры

Пример 1

HCl (водн.) + NaOH (водн.) => H ₂ O (l) + NaCl (водн.)

Что это за реакция? Соляная кислота реагирует с гидроксидом натрия, в результате образуя воду и хлорид натрия. Поскольку NaCl хорошо растворяется в водной среде и также образуется молекула воды, реакция в Примере 1 является реакцией нейтрализации.

Пример 2

Cu (NO ₃ ) ₂ (водн.) + Na ₂ S (водн.) => CuS (s) + 2NaNO ₃ (водн.)

Ни H ^+, ни OH ^- ион не присутствуют в этой реакции , как и молекула воды в правой части химического уравнения.

Нитрат меди (II), или нитрат меди, обменивается ионами с сульфидом натрия. Сульфид меди нерастворим и осаждается, в отличие от нитрата натрия, растворимой солью.

Раствор Cu (NO ₃ ) ₂ имеет голубоватый оттенок , а раствор Na ₂ S желтоватый. Когда оба смешаны, цвета исчезают и выделяется CuS, который представляет собой черноватое твердое вещество.

Пример 3

CH ₃ COOH (водн.) + NaOH (вод.) => CH ₃ COONa (водн.) + H ₂ O (l)

Опять же, это еще одна реакция нейтрализации. Уксусная кислота реагирует с гидроксидом натрия с образованием соли ацетата натрия и молекулы воды.

В отличие от примера 1, ацетат натрия не является полностью ионизированной солью, поскольку анион гидролизован:

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

Пример 4

2HI (водн.) + CaCO ₃ (т.) => H ₂ CO ₃ (водн.) + CaI ₂ (водн.)

В этой реакции, которая, хотя и не кажется нейтрализацией, иодистоводородная кислота полностью взаимодействует с известняком с образованием угольной кислоты и йодида кальция. Кроме того, выделение тепла (экзотермическая реакция) разлагает угольную кислоту на диоксид углерода и воду:

H ₂ CO ₃ (водн.) => CO ₂ (г) + H ₂ O (л)

Общая реакция такая:

2HI (водн.) + CaCO ₃ (т.) => CO ₂ (г) + H ₂ O (л) + CaI ₂ (водн.)

Кроме того, карбонат кальция, основная соль, нейтрализует иодистоводородную кислоту.

Пример 5

AgNO ₃ (водн.) + NaCl (водн.) => AgCl (s) + NaNO ₃ (водн.)

Нитрат серебра обменивается ионами с хлоридом натрия, образуя нерастворимую соль хлорида серебра (беловатый осадок) и нитрат натрия.

Пример 6

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

Фосфорная кислота нейтрализуется гидроксидом кальция, в результате чего образуется нерастворимая соль фосфата кальция и шесть молей молекул воды.

Это пример реакции двойного замещения обоих типов: нейтрализации кислоты и осаждения нерастворимой соли.

Пример 7

K ₂ S (водн.) + MgSO ₄ (водн.) => K ₂ SO ₄ (водн.) + MgS (s)

Сульфид калия реагирует с сульфатом магния, объединяя ионы S ^2– и Mg ²⁺ в растворе с образованием нерастворимой соли сульфида магния и растворимой соли сульфата калия.

Пример 8

Na ₂ S (водн.) + HCl (водн.) → NaCl (водн.) + H ₂ S (г)

Сульфид натрия нейтрализует соляную кислоту, образуя хлорид натрия и сероводород.

В этой реакции образуется не вода (в отличие от наиболее распространенных нейтрализаций), а неэлектролитическая молекула сероводорода, чей запах тухлых яиц очень неприятен. H ₂ S уходит из раствора в газообразной форме, а остальные частицы остаются растворенными.

Ссылки

1. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. Химия. (8-е изд.). CENGAGE Learning, с. 150-155.
2. Quimicas.net (2018). Примеры реакции двойного замещения. Получено 28 мая 2018 г. с сайта quimicas.net.
3. Реакции метатезиса. Получено 28 мая 2018 г. с сайта science.uwaterloo.ca
4. Ханская академия. (2018). Реакции двойного замещения. Получено 28 мая 2018 г. с: khanacademy.org.
5. Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (8 мая 2016 г.). Определение реакции двойного замещения. Получено 28 мая 2018 г. с: thinkco.com