التفاعل التبادل المزدوج ما بين أثنين أملاح هو الاسم الذي يطلق على الظاهرة الكيميائية التي تحدث عندما نمزج أملاحين ليس لهما نفس الكاتيون أو نفس الأنيون. تكون نتيجة هذا التفاعل دائمًا تكوين أملحين جديدين.
أ) معايير حدوث تفاعل التبادل المزدوج بين الأملاح
الصيغة العامة للملح هي XY ، حيث X (المكون الأول من صيغة الملح) هو دائمًا الكاتيون و Y (المكون الثاني من صيغة الملح) هو الأنيون.
إذا مزجنا في وعاء ، على سبيل المثال ، محلول كلوريد الصوديوم (NaCl) ومحلول آخر من يوديد الصوديوم. الصوديوم (NaI) ، لن يحدث تفاعل التبادل المزدوج لأن الكاتيون (الصوديوم - Na) الموجود في الأملاح هو نفسه.
الآن ، إذا مزجنا في نفس الحاوية محلول كلوريد الصوديوم (NaCl) ومحلول يوديد البوتاسيوم (KI) ، تفاعل التبادل المزدوج لأن الكاتيونات (الصوديوم - الصوديوم والبوتاسيوم - K) والأنيونات (الكلوريد - الكلور ويوديد - I) الموجودة في الأملاح هي العديد من الاختلافات.
ب) تحديد شحنة الكاتيون وأنيون الملح
- للملح بدون مؤشر في الصيغة:
عندما لا يكون لدينا فهرس في صيغة الملح ، فإن الكاتيون والأنيون لهما نفس قيمة الشحنة ، ولكن بإشارات معاكسة. وهكذا ، بمعرفة شحنة أحدهما ، فإن تهمة الآخر سيكون لها إشارة معاكسة فقط.
مثال: CaS
نظرًا لأن Ca هو معدن أرضي قلوي ، فإنه يحتوي على شحنة +2 ، لذا فإن S سيكون له شحنة -2.
- للملح مع مؤشر في الصيغة:
عندما يكون للملح فهرس في الصيغة (في الجانب الأيمن السفلي من اختصار عنصر ما) ، فإن هذا الفهرس تلقائيًا هو شحنة المجموعة المعاكسة.
مثال: CrCl3
في الصيغة ، لدينا الفهرس 1 أمام Cr والمؤشر 3 أمام Cl ، وبالتالي فإن شحنة Cr ستكون +3 (موجب لأن المجموعة الأولى هي الكاتيون) وستكون شحنة Cl هي -1 (سالبة لأن المجموعة الثانية هي دائمًا أنيون).
- للملح مع أقواس في الصيغة:
عندما يكون للملح فهرس أمام الأقواس ، فهذا الفهرس تلقائيًا هو شحنة المجموعة المعاكسة.
مثال: Al2(فقط4)3
في الصيغة لدينا الفهرس 2 أمام Al والفهرس 3 أمام SO4، لذا فإن الشحنة على Al ستكون +3 (موجبة لأن المجموعة الأولى هي الكاتيون) والشحنة على SO4 سيكون -2 (سلبي لأن المجموعة الثانية هي دائمًا الأنيون).
ج) مبدأ تفاعل التبادل المزدوج
يسمى التفاعل التبادل المزدوج لأن لدينا تبادل مكونين بين الأملاح (XY و BA). يتفاعل الكاتيون (X) لأحد الملح مع الأنيون (A) للملح الآخر ، ويتفاعل الكاتيون (B) للملح الآخر مع الأنيون (Y) الأول ، مما يؤدي إلى تكوين أملحين جديدين ( XA و BA). يمكننا تصور هذا التبادل المزدوج بوضوح في المعادلة العامة التي تمثل هذا النوع من التفاعل الكيميائي:
XY + BA → XA + BA
في الخليط بين المحاليل كلوريد الصوديوم تم تكوين (NaCl) ويوديد البوتاسيوم (KI) ، يوديد الصوديوم (NaI) وكلوريد البوتاسيوم (KCl) ، كما هو موضح في المعادلة:
NaCl + KI → NaI + KCI
د) التغييرات المرئية لتفاعل التبادل المزدوج
ليس دائما عندما نجري تفاعل تبادل مزدوج، تصورنا بعض التعديل في التجربة. في محلولين ملح مائي عديم اللون ، على سبيل المثال ، عندما نمزج الاثنين معًا ، نعلم أن أملاحًا جديدة قد تكونت ، لكن النتيجة تكون مادة عديمة اللون. لذلك ، لا يعني عدم وجود تغيير بصري أن تفاعل التبادل المزدوج لم يحدث.
سيكون لدينا تغيير بصري إذا تم توليد واحد أو اثنين من الأملاح غير القابلة للذوبان عمليًا في هذه العملية. إذا تم تشكيل الأملاح القابلة للذوبان فقط ، فلن يكون لدينا تغيير بصري إلا إذا غيّر أحد الأملاح الذائبة لون المحلول. يوفر الجدول أدناه معلومات حول متى يكون الملح قابلاً للذوبان أو غير قابل للذوبان عمليًا:
جدول الذوبان الملح
هـ) أمثلة لتجميع المعادلات التي تمثل تفاعلات التبادل المزدوج بين الأملاح
الآن اتبع البعض أمثلة لتجميع معادلة تفاعلات التبادل المزدوج بين الأملاح:
مثال 1: التبادل المزدوج بين سيانيد البوتاسيوم (KCN) وكلوريد الفضة (AgCl)
في البداية ، دعنا نعرف ما هو كاتيون وأنيون كل أملاح:
1) بالنسبة لـ KCN: نظرًا لعدم وجود فهرس مكتوب في الصيغة ، فإننا نعتبر أن هناك فهرس 1 أمام K و CN.
- الكاتيون هو K.+1 (+1 لأن كل معدن قلوي به أكاسيد النيتروجين +1) ؛
- الأنيون هو CN-1 (-1 لأنه عندما تكون مؤشرات الصيغة متساوية ، يكون للكاتيون والأنيون شحنة من نفس القيمة ، ولكن بعلامات معاكسة)
2) بالنسبة لـ AgCl: نظرًا لعدم وجود فهرس مكتوب في الصيغة ، فإننا نعتبر أن هناك فهرس 1 أمام Ag و Cl.
- الكاتيون هو Ag+1 (+1 لأن Ag قام بإصلاح NOX +1) ؛
- الأنيون هو Cl-1 (-1 لأنه عندما تكون مؤشرات الصيغة متساوية ، يكون للكاتيون والأنيون شحنة من نفس القيمة ، ولكن بعلامات معاكسة)
بمعرفة الأيونات ، من السهل أن نفهم أن التبادل المزدوج بين هذه الأملاح يحدث مع اتحاد الأيونات التالية:
ك+1 مع Cl-1، مما ينتج عنه ملح بوكل بعد عبور +1 و -1 شحنة الأيونات. نظرًا لأن الأحمال لها نفس الرقم (1) ، فليس من الضروري كتابتها في الصيغة النهائية.
اي جي+1 مع CN-1، مما ينتج عنه ملح AgCN بعد عبور +1 و -1 شحنة الأيونات.
المعادلة الكيميائية المتوازنة التي تمثل تفاعل التبادل المزدوج بين هذه الأملاح هي:
1 KCN + 1 AgCl → 1 KCl + 1 AgCN
في هذا التفاعل ، يكون لدينا تكوين ملح KCl قابل للذوبان (كلوريد بمعدن قلوي) و AgCN آخر غير قابل للذوبان عمليًا (السيانيد ، أي أنيون ، بدون معدن قلوي أو NH4+). لذلك ، عند النظر إلى التجربة ، سنرى مادة صلبة (AgCN) في قاع الحاوية ، لأنها لا تذوب في الماء.
المثال 2: تبادل مزدوج بين كربونات الكالسيوم (CaCO3) وكبريتات المغنيسيوم (MgSO4)
في البداية ، دعنا نعرف ما هو كاتيون وأنيون كل أملاح:
1) لكاكو3: نظرًا لعدم وجود أي فهرس مكتوب في الصيغة ، فإن الشحنة الموجودة على الكاتيون لها دائمًا نفس رقم الشحنة الموجودة على الأنيون.
- الكاتيون هو Ca+2 (+2 لأن كل معدن أرضي قلوي يحتوي على أكاسيد النيتروجين) ؛
- الأنيون هو أول أكسيد الكربون3-2 (-2 لأنه نظرًا لعدم وجود أي فهرس مكتوب أمام Ca ، فإن شحنة الأنيون سيكون لها نفس قيمة شحنة الكاتيون ، ولكن مع الإشارة المعاكسة).
2) ل MgSO4: نظرًا لعدم وجود أي فهرس مكتوب في الصيغة ، فإن الشحنة الموجودة على الكاتيون لها دائمًا نفس رقم الشحنة الموجودة على الأنيون.
- الموجبة هي Mg+2 (+2 لأن كل معدن أرضي قلوي يحتوي على أكاسيد النيتروجين) ؛
- الأنيون هو نظام التشغيل4-2 (-2 لأنه ليس لدينا أي فهرس مكتوب أمام Mg ، فإن شحنة الأنيون سيكون لها نفس قيمة شحنة الكاتيون ، ولكن مع الإشارة المعاكسة).
بمعرفة الأيونات ، من السهل فهم ذلك التبادل المزدوج بين هذه الأملاح يحدث مع اتحاد الأيونات التالية:
هنا+2 مع نظام التشغيل4-2، مما ينتج عنه ملح CaSO ، بعد عبور +2 و -2 شحنة الأيونات.
ملغ+2 مع CO3-2، مما أدى إلى ملح MgCO3 بعد عبور شحنتي الأيونات +2 و -2.
المعادلة الكيميائية المتوازنة التي تمثل تفاعل التبادل المزدوج بين هذه الأملاح هي:
1 كربونات الكالسيوم3 + 1 MgSO4 → 1 حالة4 + 1 MgCO3
في رد الفعل هذا ، يكون لدينا تكوين اثنين من الأملاح غير القابلة للذوبان عمليًا: CaSO4 (كبريتات المعادن الأرضية القلوية) و MgCO3 (كربونات ، بدون معدن قلوي أو NH4+). لذلك ، عند النظر إلى التجربة ، سنرى مادتين صلبتين (CaSO4 و MgCO3) في قاع الحاوية ، لأنها لا تذوب في الماء.
المثال 3: تبديل مزدوج بين نترات الصوديوم (NaNO3) وثاني كرومات البوتاسيوم (K.2سجل تجاري2ا7)
في البداية ، دعنا نعرف ما هو كاتيون وأنيون كل أملاح:
1) بالنسبة لـ NaNO3: نظرًا لعدم وجود أي فهرس مكتوب في الصيغة ، فإننا نعتبر أن هناك فهرس 1 أمام Na و NO.3.
- الكاتيون هو نا+1 (+1 لأن كل معدن قلوي به أكاسيد النيتروجين +1) ؛
- الأنيون لا3-1 (-1 لأنه عندما تكون مؤشرات الصيغة متساوية ، يكون للكاتيون والأنيون شحنة من نفس القيمة ، ولكن بعلامات معاكسة)
2) إلى K.2سجل تجاري2ا7
- الكاتيون هو K.+1 (+1 لأن كل معدن قلوي به أكاسيد النيتروجين +1) ؛
- الأنيون هو Cr2ا7 -2 (-2 لوجود الفهرس 2 في K).
معرفة الأيونات ، من السهل أن نفهم أن التبادل المزدوج بين هذه الأملاح يحدث مع اتحاد الأيونات التالية:
في+1 مع كر2ا7 -2، مما أدى إلى ملح الصوديوم2سجل تجاري2ا7 بعد عبور شحنة الأيونات +1 و -2.
ك+1 مع عدم وجود3-1، مما أدى إلى ملح KNO3 بعد عبور +1 و -1 شحنة الأيونات.
ال معادلة كيميائية متوازنة تمثل تفاعل التبادل المزدوج بين هذه الأملاح é:
2 نانو3 + 1 ك2سجل تجاري2ا7 → 1 بوصة2سجل تجاري2ا7 + 2 KNO3
في هذا التفاعل ، يكون لدينا تكوين أملاحين قابلين للذوبان: Na2سجل تجاري2ا7 (ثنائي كرومات ، أي أنيون ، بمعدن قلوي) و KNO3 (نترات ، وهي قابلة للذوبان دائمًا). لذلك ، عند النظر إلى التجربة ، لن نرى أي مواد صلبة في الأسفل ، ولكن اعتمادًا على الملح الذي يذوب ، قد يكون هناك تغيير في لون المحلول (ليس هو الحال في المثال).
المثال 4: التبادل المزدوج بين نتريت الذهب III [Au (NO2)3] وخلات الزنك [Zn (H3ج2ا2)2]
في البداية ، دعنا نعرف ما هو كاتيون وأنيون كل أملاح:
1) لـ Au (NO2)3
- الكاتيون هو Au+3 (+3 بسبب الفهرس 3 بعد أقواس NO2);
- الأنيون لا2-1 (-1 بسبب الفهرس 1 في Au).
2) بالنسبة للزنك (H3ج2ا2)2
- الكاتيون هو Zn+2 (+2 بسبب 2 بعد أقواس الأنيون) ؛
- الأنيون هو H3ج2ا2-1 (-1 بسبب الفهرس 1 بالزنك).
بمعرفة الأيونات ، من السهل فهم ذلك التبادل المزدوج بين هذه الأملاح يحدث مع اتحاد الأيونات التالية:
Au+3 مع H3ج2ا2-1، مما ينتج عنه ملح Au (H3ج2ا2)3 بعد عبور +2 و -1 شحنة الأيونات ؛
Zn+2 مع عدم وجود2-1مما ينتج عنه ملح الزنك (NO2)2 بعد عبور شحنتي الأيونات +2 و -1.
المعادلة الكيميائية المتوازنة التي تمثل تفاعل التبادل المزدوج بين هذه الأملاح هي:
2 Au (NO2)3 + 3 زن (H3ج2ا2)2 → 2 Au (H.3ج2ا2)3 + 3 زن (لا2)2
في هذا التفاعل ، لدينا ملح غير قابل للذوبان عمليا ، Au (H3ج2ا2)3 (خلات ، أي أنيون ، بدون معدن قلوي أو NH4+) ، وآخر قابل للذوبان ، Zn (NO2)2 (النتريت ، وهو قابل للذوبان دائمًا). لذلك ، عند النظر إلى التجربة ، سنرى مادة صلبة في أسفل الحاوية.
بي ديوغو لوبيز دياس
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacao-dupla-troca-entre-sais.htm