二重置換、二置換又はメタセシス反応は、二重のイオン交換は、これらのいずれかが酸化または還元されることなく、二つの化合物の間で起こるものです。これは最も基本的な化学反応の1つです。
新しい結合は、イオン間の大きな静電引力によって形成されます。同様に、反応は最も安定した種、主に水分子の形成を促進します。下の画像は、二重置換反応の一般的な化学式を示しています。
最初の化合物AXとBYは、「それらのパートナー」を交換することで反応し、AYとBXという2つの新しい化合物を形成します。この反応は、AとYがAとBよりも関連している場合、またはBX結合がBYの結合よりも安定している場合にのみ発生します。反応は単純なイオン交換であるため、イオンは電子を獲得も喪失もしません(レドックス反応)。
したがって、Aが化合物AXで+1の電荷を持つカチオンである場合、化合物AYで同じ+1の電荷を持ちます。残りの「手紙」についても同様です。このタイプの反応は、酸-塩基反応と沈殿物の形成をサポートします。
タイプ
中和
強酸は強塩基と反応して、可溶性の塩と水を生成します。2つのうち1つ(酸または塩基)が弱い場合、生成される塩は完全にイオン化されません。すなわち、加水分解が可能な水性媒体中で。同様に、酸または塩基は塩で中和することができる。
上記は、やはりAXBYという文字を含む化学式で表すことができます。ブレンステッド酸性度のみHで示されているので、+とOH -イオンが、これらは、次いで、文字AとYを表現するために来ます。
HX + BOH => HOH + BX
この化学式は中和に対応します。これは、HX酸とBOH塩基の間の反応であり、HOH(H 2 O)とBX塩を生成します。
その骨格は、化学量論的係数または酸の性質(有機または無機の場合)によって異なります。
降水量
このタイプの反応では、生成物の1つは媒体に溶解せず、通常は水性で、沈殿します(固体は残りの溶液から沈殿します)。
スキームは次のとおりです。2つの可溶性化合物AXとBYが混合され、製品の1つであるAYまたはBXが沈殿します。これは溶解度の規則に依存します。
AX + BY => AY(s)+ BX
AX + BY => AY + BX(秒)
AYとBXの両方が水に不溶性である場合、最も強い静電相互作用を示すイオンのペアが沈殿し、溶解度定数(Kps)の値に定量的に反映されます。
しかし、ほとんどの沈殿反応では、1つの塩が溶解し、他の塩が沈殿します。中和と沈殿の両方の反応は、同じ物質の混合物で発生する可能性があります。
例
例1
HCl(aq)+ NaOH(aq)=> H 2 O(l)+ NaCl(aq)
これってどんな反応?塩酸は水酸化ナトリウムと反応し、結果として水と塩化ナトリウムを生成します。NaClは水性媒体に非常に溶解し、水分子も形成されたため、例1の反応は中和反応の1つです。
例2
Cu(NO 3)2(水溶液)+ Na 2 S(水溶液)=> CuS(秒)+ 2NaNO 3(水溶液)
Hどちら+やOH -イオンこの反応中に存在しない、どちらも化学反応式の右側の水分子です。
硝酸銅(II)、または硝酸銅は、硫化ナトリウムとイオンを交換します。硫化銅は不溶性であり、可溶性塩である硝酸ナトリウムとは異なり沈殿します。
Cu(NO 3)2溶液は青みがかっていますが、Na 2 S 溶液は黄色がかっています。両方を混合すると、色が消え、CuSが沈殿し、黒っぽい固体になります。
例3
CH 3 COOH(水溶液)+ NaOH(水溶液)=> CH 3 COONa(水溶液)+ H 2 O(1)
これもまた別の中和反応です。酢酸は水酸化ナトリウムと反応して酢酸ナトリウム塩と水分子を形成します。
例1とは異なり、酢酸ナトリウムは陰イオンが加水分解されているため、完全にイオン化された塩ではありません。
CH 3 COO - (水溶液)+ H 2 O(L)<=> CH 3 COOH(水溶液)+ OH -(aq)で
実施例4
2HI(aq)+ CaCO 3(s)=> H 2 CO 3(aq)+ CaI 2(aq)
この反応では、中和ではないように見えますが、ヨウ化水素酸は石灰岩と完全に反応して、炭酸とヨウ化カルシウムを生成します。さらに、熱の発生(発熱反応)により、炭酸は二酸化炭素と水に分解されます。
H 2 CO 3(水性)=> CO 2(g)+ H 2 O(l)
全体的な反応は次のとおりです。
2HI(aq)+ CaCO 3(s)=> CO 2(g)+ H 2 O(l)+ CaI 2(aq)
また、塩基性塩である炭酸カルシウムはヨウ化水素酸を中和します。
例5
AgNO 3(水溶液)+ NaCl(水溶液)=> AgCl(秒)+ NaNO 3(水溶液)
硝酸銀はイオンを塩化ナトリウムと交換して、不溶性塩の塩化銀(白っぽい沈殿物)と硝酸ナトリウムを形成します。
実施例6
2H 3 PO 4(aq)+ 3Ca(OH)2(aq)=> 6H 2 O(l)+ Ca 3(PO 4)2(s)
リン酸は水酸化カルシウムによって中和され、その結果、不溶性のリン酸カルシウムと6モルの水分子が形成されます。
これは、両方のタイプの二重置換反応の例です。酸の中和と不溶性塩の沈殿です。
実施例7
K 2 S(水溶液)+ MgSO 4(水溶液)=> K 2 SO 4(水溶液)+ MgS(秒)
硫化カリウムは硫酸マグネシウムと反応し、溶液中のS 2–およびMg 2+イオンを一緒にして、不溶性の硫化マグネシウム塩と可溶性の硫酸カリウム塩を形成します。
実施例8
Na 2 S(水溶液)+ HCl(水溶液)→NaCl(水溶液)+ H 2 S(g)
硫化ナトリウムは塩酸を中和し、塩化ナトリウムと硫化水素を生成します。
この反応では、水は生成されませんが(ほとんどの一般的な中和とは異なり)、腐敗した卵のにおいが非常に不快な非電解質分子の硫化水素です。H 2 Sはガス状で溶液から脱出し、残りの種は溶解したままです。
参考文献
- ウィッテン、デイビス、ペック、スタンレー。化学。(第8版)。CENGAGE Learning、p 150-155。
- Quimicas.net(2018)。二重置換反応の例。2018年5月28日、quimicas.netから取得
- メタセシス反応。2018年5月28日に検索:science.uwaterloo.ca
- カーンアカデミー。(2018)。二重置換反応。2018年5月28日に取得:khanacademy.org
- ヘルメンスティン、アンマリー、Ph.D。(2016年5月8日)。二重置換反応の定義。2018年5月28日、thoughtco.comから取得