Displacement Reactions: Enkelt, Dobbel og Eksempler

Forskyvningsreaksjoner er alle de hvor en kjemisk art forskyver en annen i en forbindelse. Denne forskyvningen kan være enkel eller dobbel, forskjellig i at i den første er det et element som beveger seg, mens det i andre er en forandring av "par" mellom to forbindelser.

Disse typer reaksjoner er bare mulige under visse forhold: En av artene må ha null oksidasjonsnummer, eller alle må nødvendigvis bli ionisert. Hva betyr et oksidasjonsnummer null? Det betyr at arten er i sin naturlige tilstand.

Et meget illustrativt eksempel på fremgangsmåten ovenfor er reaksjonen mellom en kobbertråd og en sølvnitratløsning. Siden kobber er et metall i sin naturlige tilstand, så er oksydasjonsnummeret null; På den annen side er sølv +1 (Ag +), som er oppløst sammen med nitrationer (NO ₃ -).

Metaller gir elektroner, men noen er mer aktive enn andre; Dette betyr at ikke alle metaller oksiderer så lett. Fordi kobber er mer aktiv enn sølv, donerer det sine elektroner, reduserer det til dets naturlige tilstand, reflekteres som en sølvoverflate som dekker kobbertråden (toppbildet).

Forskyvningsreaksjoner

enkel

Fordeling av hydrogen og metaller

Øvre bilde viser en kolonne i synkende rekkefølge av aktivitet, og fremhever hydrogenmolekylet. De metaller som er over det, kan forskyve den i ikke-oksiderende syrer (HCl, HF, H ₂ SO ₄, etc.), og de som er under, reagerer ikke i det hele tatt.

Den enkle forskyvningsreaksjonen kan beskrives ved følgende generelle ligning:

A + BC => AB + C

En forskyvning C, som kan være H2-molekylet eller et annet metall. Hvis H2 dannes ved reduksjon av H + -ioner (2H + + 2e- => H2), må arten A være obligatorisk - på grunn av bevaring av masse og energi - elektroner: den må oksyderes.

På den annen side, hvis A og C er metalliske arter, men C er i ionformen (M +) og A i sin naturlige tilstand, vil forskyvningsreaksjonen bare skje hvis A er mer aktiv enn C, hvilket tvinger den sistnevnte til å aksepterer elektronene for å bli redusert til metallisk tilstand (M).

Forskyvning med halogener

På samme måte kan halogener (F, Cl, Br, I, At) flytte seg selv, men følge en annen rekke aktiviteter. For disse avtar aktiviteten når man går ned gjennom gruppe 7A (eller 17): I

For eksempel forekommer følgende reaksjon naturlig:

F2 (g) + 2NaI (ac) => 2NaF (ac) + I ₂ (s)

Denne andre produserer imidlertid ikke noe produkt av grunnene som nettopp er forklart:

I ₂ (s) + NaF (ac) => X

I ovennevnte ligning betyr X at det ikke er noen reaksjon.

Med denne kunnskapen kan det forutsettes hvilken blanding av halogensalter med rene elementer som kommer fra produkter. Som en mnemonisk regel forandrer ikke jod (lilla flyktige faste stoffer) noen av de andre halogenene, men de andre forskyver den når den er i ionisk form (Na + I-).

dobbel

Den dobbelte forskyvningsreaksjon, også kjent som metatesereaksjon, er representert som følger:

AB + CD => AD + CB

Denne gangen ikke bare A forskyver C, men også B forskyver D. Denne typen forskyvning skjer bare når oppløsninger av oppløselige salter blandes og et bunnfall dannes; Det vil si at AD eller CB må være uoppløselig og ha sterke elektrostatiske interaksjoner.

For eksempel, når man blander oppløsninger av KBr og AgNO3, mobiliseres de fire ionene gjennom mediet for å danne de tilsvarende par av ligningen:

KBr (ac) + AgNO ₃ (ac) => AgBr (s) + KNO ₃ (ac)

Ag + og Brionene danner bunnfallet av sølvbromid, mens K + og NO3 - ikke kan bestilles for å gi opphav til en kaliumnitratkrystall.

Syrebase nøytraliseringsreaksjon

Når en syre er nøytralisert med en base, oppstår en dobbelt forskyvningsreaksjon:

HCl (ac) + NaOH (ac) => NaCl (ac) + H20 (l)

Her dannes det ikke noe presipitat, da natriumklorid er et meget vannløselig salt, men det skjer en pH-endring som justerer verdien nær 7.

Imidlertid skjer i den neste reaksjon en pH-endring og dannelsen av et bunnfall samtidig:

H3PO4 (aq) + 3Ca (OH) ₂ => Ca3 (PO4) ₂ (s) + 3H20 (l)

Kalsiumfosfat er uoppløselig, utfelt som et hvitt fast stoff, samtidig som fosforsyre er nøytralisert med kalsiumhydroksyd.

eksempler

enkel

Cu (s) + 2AgNO3 (ac) => Cu (NO3) ₂ (ac) + 2Ag (s)

Dette er reaksjonen av bildet av kobbertråden. Hvis du ser på serien av kjemiske aktiviteter for metaller, vil du finne at kobber er over sølv, så du kan flytte den.

Zn (s) + CuSO ₄ (ac) => ZnSO4 (ac) + Cu (s)

Det motsatte skjer med denne andre reaksjonen: nå blir den blåaktige løsningen av CuSO ₄ gjennomsiktig ettersom kobberet faller ut som et metall, og samtidig faller metallsinken i det oppløselige saltet av sinksulfat.

2Al (s) + 3NiBr ₂ (ac) => 2AlBr3 (ac) + 3Ni (s)

Igjen oppstår denne reaksjonen fordi aluminium er over nikkel i serien av kjemiske aktiviteter.

Sn (s) + H2SO4 (ac) => SnSO4 (ac) + H2 (g)

Tinn her forskyver hydrogen, selv om det er svært nær det i serien.

2K (s) + 2H20 (l) => 2KOH (ac) + H2 (g)

Til slutt er de metallene som er i den høyeste delen av serien, så reaktive at de forskyver hydrogenet av vannmolekylene, noe som gir en svært eksoterm (og eksplosiv) reaksjon.