و استبدال مزدوج ، تهجير مزدوج أو وصفت الابدال والاحلال رد الفعل هو الذي يحدث التبادل الأيوني المزدوج بين اثنين من المركبات، من دون أي من هذه التعرض للأكسدة أو تخفيضها. إنه أحد التفاعلات الكيميائية الأساسية.
تتكون الروابط الجديدة من قوى الجذب الكهروستاتيكية الكبيرة بين الأيونات. وبالمثل ، يفضل التفاعل تكوين الأنواع الأكثر استقرارًا ، وخاصة جزيء الماء. توضح الصورة أدناه المعادلة الكيميائية العامة لتفاعل الاستبدال المزدوج.
تتفاعل المركبات الأولية AX و BY من خلال تبادل "شركائها" وبالتالي تشكل مركبين جديدين: AY و BX. يحدث هذا التفاعل إذا وفقط إذا كانت A و Y أكثر ارتباطًا من A و B ، أو إذا كانت روابط BX أكثر استقرارًا من تلك الخاصة بـ BY. نظرًا لأن التفاعل هو تبادل أيوني بسيط ، فلا يكتسب أيون الإلكترونات أو يفقدها (تفاعل الأكسدة والاختزال).
وبالتالي ، إذا كان A كاتيونًا بشحنة +1 في مركب AX ، فسيكون له نفس شحنة +1 في المركب AY. الشيء نفسه ينطبق على بقية "الحروف". هذا النوع من التفاعل هو دعم التفاعلات الحمضية القاعدية وتكوين الرواسب.
أنواع
تحييد
يتفاعل حمض قوي مع قاعدة قوية لإنتاج أملاح قابلة للذوبان وماء. عندما يكون أحدهما - الحمض أو القاعدة - ضعيفًا ، لا يتأين الملح الناتج تمامًا ؛ أي في وسط مائي قادر على التحلل المائي. وبالمثل ، يمكن تحييد الحمض أو القاعدة بالملح.
يمكن تمثيل ما سبق مرة أخرى بالمعادلة الكيميائية بالأحرف AXBY. ومع ذلك ، نظرًا لأن حموضة Brønsted يتم الإشارة إليها فقط بواسطة H + و OH - أيونات ، فهذه تأتي لتمثيل الحرفين A و Y:
HX + BOH => HOH + BX
تتوافق هذه المعادلة الكيميائية مع المعادلة ، وهي ببساطة التفاعل بين حمض HX وقاعدة BOH لإنتاج HOH (H 2 O) وملح BX ، والذي قد يكون أو لا يكون قابلاً للذوبان في الماء.
يمكن أن يتنوع هيكلها العظمي وفقًا لمعاملات القياس المتكافئ أو طبيعة الحمض (إذا كان عضويًا أو غير عضوي).
ترسب
في هذا النوع من التفاعل ، يكون أحد المنتجات غير قابل للذوبان في الوسط ، مائي بشكل عام ، ويترسب (يستقر المادة الصلبة من باقي المحلول).
المخطط على النحو التالي: مركبان قابلان للذوبان ، AX و BY ، مخلوطان وأحد المنتجات ، AY أو BX ، رواسب ، والتي ستعتمد على قواعد الذوبان:
AX + BY => AY (s) + BX
AX + BY => AY + BX (ق)
في حالة عدم ذوبان كل من AY و BX في الماء ، فإن زوج الأيونات الذي يقدم أقوى التفاعلات الكهروستاتيكية سوف يترسب ، والذي يمكن أن ينعكس كميًا في قيم ثوابت الذوبان (Kps).
ومع ذلك ، في معظم تفاعلات الهطول ، يكون أحد الملح قابل للذوبان والآخر رواسب. يمكن أن يحدث كلا التفاعلين - المعادلة والترسيب - في نفس خليط المواد.
أمثلة
مثال 1
HCl (aq) + NaOH (aq) => H 2 O (l) + NaCl (aq)
أي نوع من رد الفعل هذا؟ يتفاعل حمض الهيدروكلوريك مع هيدروكسيد الصوديوم ، مما ينتج عنه الماء وكلوريد الصوديوم. نظرًا لأن كلوريد الصوديوم شديد الذوبان في الوسط المائي ، كما تم تكوين جزيء ماء ، فإن التفاعل في المثال 1 هو تفاعل معادلة.
مثال 2
Cu (NO 3) 2 (aq) + Na 2 S (aq) => CuS (s) + 2NaNO 3 (aq)
لا يوجد أيون H + ولا OH - أيون في هذا التفاعل ، ولا جزيء الماء على الجانب الأيمن من المعادلة الكيميائية.
نترات النحاس (II) ، أو نترات النحاسي ، تتبادل الأيونات بكبريتيد الصوديوم. كبريتيد النحاس غير قابل للذوبان ، يترسب على عكس نترات الصوديوم ، وهو ملح قابل للذوبان.
يكون محلول Cu (NO 3) 2 مزرقًا ، بينما يكون محلول Na 2 S مصفرًا. عندما يختلط كلاهما ، تختفي الألوان وترسب CuS ، وهي مادة صلبة سوداء.
مثال 3
CH 3 COOH (aq) + NaOH (aq) => CH 3 COONa (aq) + H 2 O (l)
مرة أخرى ، هذا هو رد فعل تحييد آخر. يتفاعل حمض الخليك مع هيدروكسيد الصوديوم لتكوين ملح أسيتات الصوديوم وجزيء ماء.
على عكس المثال 1 ، فإن أسيتات الصوديوم ليست ملحًا مؤينًا بالكامل ، حيث أن الأنيون يتحلل بالماء:
CH 3 COO - (aq) + H 2 O (l) <=> CH 3 COOH (aq) + OH - (aq)
مثال 4
2HI (aq) + CaCO 3 (s) => H 2 CO 3 (aq) + CaI 2 (aq)
في هذا التفاعل ، الذي على الرغم من أنه لا يبدو أنه معادل ، يتفاعل حمض الهيدرويودك تمامًا مع الحجر الجيري لتوليد حمض الكربونيك ويوديد الكالسيوم. علاوة على ذلك ، فإن تطور الحرارة (التفاعل الطارد للحرارة) يحلل حمض الكربونيك إلى ثاني أكسيد الكربون والماء:
H 2 CO 3 (aq) => CO 2 (g) + H 2 O (l)
رد الفعل العام هو:
2HI (aq) + CaCO 3 (s) => CO 2 (g) + H 2 O (l) + CaI 2 (aq)
أيضا ، كربونات الكالسيوم ، الملح الأساسي ، يعمل على تحييد حمض الهيدرويودك.
مثال 5
AgNO 3 (aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO 3 (aq)
تتبادل نترات الفضة الأيونات مع كلوريد الصوديوم ، مما يؤدي إلى تشكيل كلوريد الفضة الملح غير القابل للذوبان (الراسب الأبيض) ونترات الصوديوم.
مثال 6
2H 3 PO 4 (aq) + 3Ca (OH) 2 (aq) => 6H 2 O (l) + Ca 3 (PO 4) 2 (s)
يتم تحييد حمض الفوسفوريك بواسطة هيدروكسيد الكالسيوم ، مما يؤدي إلى تكوين ملح فوسفات الكالسيوم غير القابل للذوبان وستة مولات من جزيئات الماء.
هذا مثال على تفاعل الاستبدال المزدوج لكلا النوعين: معادلة الحمض وترسيب ملح غير قابل للذوبان.
مثال 7
K 2 S (aq) + MgSO 4 (aq) => K 2 SO 4 (aq) + MgS (s)
يتفاعل كبريتيد البوتاسيوم مع كبريتات المغنيسيوم ، ويجمع أيونات S 2 و Mg 2+ في محلول لتكوين ملح كبريتيد المغنيسيوم غير القابل للذوبان وملح كبريتات البوتاسيوم القابل للذوبان.
المثال 8
Na 2 S (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H 2 S (g)
كبريتيد الصوديوم يحيد حمض الهيدروكلوريك ، ويولد كلوريد الصوديوم وكبريتيد الهيدروجين.
في هذا التفاعل ، لا يتكون الماء (على عكس عمليات التحييد الأكثر شيوعًا) ولكن جزيء كبريتيد الهيدروجين غير المنحل بالكهرباء ، والذي تكون رائحته كريهة للغاية من البيض الفاسد. يهرب H 2 S من المحلول في شكل غازي وتبقى بقية الأنواع ذائبة.
المراجع
- ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. كيمياء. (الطبعة الثامنة). تعلم سنجيج ، ص 150-155.
- Quimicas.net (2018). أمثلة على تفاعل الاستبدال المزدوج. تم الاسترجاع في 28 مايو 2018 من: quimicas.net
- تفاعلات التبادل. تم الاسترجاع في 28 مايو 2018 من: science.uwaterloo.ca
- أكاديمية خان. (2018). تفاعلات الاستبدال المزدوجة. تم الاسترجاع في 28 مايو 2018 من: khanacademy.org
- هيلمنستين ، آن ماري ، دكتوراه. (8 مايو 2016). تعريف رد فعل الاستبدال المزدوج. تم الاسترجاع في 28 مايو 2018 ، من: thinkco.com