Οαντίδραση διπλής ανταλλαγής ανάμεσα άλατα είναι το όνομα που δίνεται στο χημικό φαινόμενο που εμφανίζεται κάθε φορά που αναμιγνύουμε δύο άλατα που δεν έχουν το ίδιο κατιόν ή το ίδιο ανιόν. Το αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης είναι πάντα ο σχηματισμός δύο νέων αλάτων.
α) Κριτήρια για την εμφάνιση αντίδρασης διπλής ανταλλαγής μεταξύ αλάτων
Ο γενικός τύπος για ένα άλας είναι XY, όπου το Χ (το πρώτο συστατικό του τύπου άλατος) είναι πάντα το κατιόν και το Υ (το δεύτερο συστατικό του τύπου άλατος) είναι το ανιόν.
Εάν αναμείξουμε σε ένα δοχείο, για παράδειγμα, ένα διάλυμα χλωριούχου νατρίου (NaCl) και ένα άλλο διάλυμα ιωδιούχου νατρίου. νάτριο (NaI), η αντίδραση διπλής ανταλλαγής δεν θα συμβεί επειδή το κατιόν (νάτριο - Na) που υπάρχει στα δύο άλατα είναι το ίδιο.
Τώρα, εάν αναμείξουμε στον ίδιο περιέκτη ένα διάλυμα χλωριούχου νατρίου (NaCl) και ένα διάλυμα ιωδιούχου καλίου (KI), το αντίδραση διπλής ανταλλαγής επειδή τα κατιόντα (νάτριο - Na και κάλιο - K) και τα ανιόντα (χλωριούχο - Cl και ιωδίδιο - Ι) που υπάρχουν στα άλατα είναι πολλά διαφορετικά.
β) Προσδιορισμός του κατιόντος και του ανιόντος ενός άλατος
- Για αλάτι χωρίς δείκτη στον τύπο:
Όταν δεν έχουμε δείκτη στον τύπο ενός αλατιού, το κατιόν και το ανιόν έχουν την ίδια τιμή φόρτισης, αλλά με αντίθετα σημάδια. Έτσι, γνωρίζοντας την επιβάρυνση ενός από αυτά, αυτό του άλλου θα έχει μόνο το αντίθετο σημάδι.
Παράδειγμα: CaS
Δεδομένου ότι το Ca είναι μέταλλο αλκαλικής γαίας, έχει φορτίο +2, οπότε το S θα έχει φορτίο -2.
- Για αλάτι με δείκτη στον τύπο:
Όταν το αλάτι έχει έναν δείκτη στον τύπο (στην κάτω δεξιά πλευρά της συντομογραφίας ενός στοιχείου), αυτόματα αυτός ο δείκτης είναι το φορτίο της αντίθετης ομάδας.
Παράδειγμα: CrCl3
Στον τύπο, έχουμε το δείκτη 1 μπροστά από το Cr και το δείκτη 3 μπροστά από το Cl, οπότε η φόρτιση του Cr θα είναι +3 (θετικό επειδή η πρώτη ομάδα είναι το κατιόν) και η χρέωση του Cl θα είναι -1 (αρνητική επειδή η δεύτερη ομάδα είναι πάντα η ανιόν).
- Για αλάτι με παρένθεση στον τύπο:
Όταν το αλάτι έχει δείκτη μπροστά από παρένθεση, αυτόματα, αυτός ο δείκτης είναι το φορτίο της αντίθετης ομάδας.
Παράδειγμα: Al2(ΜΟΝΟ4)3
Στον τύπο έχουμε το δείκτη 2 μπροστά από το Al και το δείκτη 3 μπροστά από το SO4, οπότε η χρέωση στο Al θα είναι +3 (θετική επειδή η πρώτη ομάδα είναι το κατιόν) και η χρέωση στο SO4 θα είναι -2 (αρνητικό γιατί η δεύτερη ομάδα είναι πάντα το ανιόν).
γ) Αρχή μιας αντίδρασης διπλής ανταλλαγής
Η αντίδραση ονομάζεται διπλή ανταλλαγή επειδή έχουμε την ανταλλαγή δύο συστατικών μεταξύ αλάτων (XY και BA). Το κατιόν (Χ) ενός άλατος αλληλεπιδρά με το ανιόν (Α) του άλλου άλατος και το κατιόν (Β) του άλλου άλατος αλληλεπιδρά με το ανιόν (Υ) του πρώτου, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό δύο νέων αλάτων ( XA και BA). Μπορούμε να απεικονίσουμε με σαφήνεια αυτήν τη διπλή ανταλλαγή στη γενική εξίσωση που αντιπροσωπεύει αυτόν τον τύπο χημικής αντίδρασης:
XY + BA → XA + BA
Στο μείγμα μεταξύ των διαλυμάτων του χλωριούχο νάτριο (NaCl) και ιωδιούχο κάλιο (KI), ιωδιούχο νάτριο (NaI) και χλωριούχο κάλιο (KCl) σχηματίστηκαν, όπως φαίνεται στην εξίσωση:
NaCl + KI → NaI + KCI
δ) Οπτικές αλλαγές μιας αντίδρασης διπλής ανταλλαγής
Δεν είναι πάντα όταν κάνουμε μια αντίδραση διπλής ανταλλαγής, οπτικοποιήσαμε κάποια τροποποίηση στο πείραμα. Σε δύο άχρωμα υδατικά διαλύματα αλατιού, για παράδειγμα, όταν αναμειγνύουμε τα δύο, γνωρίζουμε ότι έχουν σχηματιστεί νέα άλατα, αλλά το αποτέλεσμα είναι ένα άχρωμο υλικό. Η απουσία οπτικής αλλοίωσης, επομένως, δεν σημαίνει ότι η αντίδραση διπλής ανταλλαγής δεν έλαβε χώρα.
Θα έχουμε μια οπτική αλλαγή εάν δημιουργηθούν ένα ή δύο πρακτικά αδιάλυτα άλατα στη διαδικασία. Εάν σχηματιστούν μόνο διαλυτά άλατα, θα έχουμε οπτική αλλαγή μόνο εάν ένα από τα διαλυμένα άλατα αλλάξει το χρώμα του διαλύματος. Ο παρακάτω πίνακας παρέχει πληροφορίες σχετικά με το πότε ένα αλάτι είναι διαλυτό ή πρακτικά αδιάλυτο:
Πίνακας διαλυτότητας αλατιού
ε) Παραδείγματα συναρμολόγησης εξισώσεων που αντιπροσωπεύουν διπλές αντιδράσεις ανταλλαγής μεταξύ αλάτων
Τώρα ακολουθήστε μερικά παραδείγματα συναρμολόγησης της εξίσωσης των αντιδράσεων διπλής ανταλλαγής μεταξύ αλάτων:
Παράδειγμα 1: Διπλή ανταλλαγή μεταξύ κυανιούχου καλίου (KCN) και χλωριούχου αργύρου (AgCl)
Αρχικά, ας μάθουμε τι είναι το κατιόν και το ανιόν καθενός από τα άλατα:
1) Για KCN: Δεδομένου ότι δεν υπάρχει δείκτης στον τύπο, θεωρούμε ότι υπάρχει δείκτης 1 μπροστά από το K και το CN.
- το κατιόν είναι Κ+1 (+1 επειδή κάθε αλκαλικό μέταλλο έχει NOX +1).
- το ανιόν είναι CN-1 (-1 γιατί, όταν οι δείκτες του τύπου είναι ίσοι, το κατιόν και το ανιόν έχουν χρεώσεις της ίδιας τιμής, αλλά με αντίθετα σημάδια).
2) Για AgCl: Δεδομένου ότι δεν έχουμε γραμμένο ευρετήριο στον τύπο, θεωρούμε ότι υπάρχει δείκτης 1 μπροστά από Ag και Cl.
- το κατιόν είναι Ag+1 (+1 επειδή η Ag έχει διορθώσει το NOX +1).
- το ανιόν είναι Cl-1 (-1 γιατί, όταν οι δείκτες του τύπου είναι ίσοι, το κατιόν και το ανιόν έχουν χρεώσεις της ίδιας τιμής, αλλά με αντίθετα σημάδια).
Γνωρίζοντας τα ιόντα, είναι εύκολο να καταλάβουμε ότι η διπλή ανταλλαγή μεταξύ αυτών των αλάτων συμβαίνει με την ένωση των ακόλουθων ιόντων:
-
κ+1 με τον Cl-1, με αποτέλεσμα το άλας KCl μετά τη διέλευση των φορτίων +1 και -1 των ιόντων. Καθώς τα φορτία έχουν τον ίδιο αριθμό (1), δεν είναι απαραίτητο να το γράψετε στον τελικό τύπο.
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση;)
Αγ+1 με CN-1, με αποτέλεσμα το άλας AgCN μετά τη διέλευση των φορτίων +1 και -1 των ιόντων.
Η ισορροπημένη χημική εξίσωση που αντιπροσωπεύει την αντίδραση διπλής ανταλλαγής μεταξύ αυτών των αλάτων είναι:
1 KCN + 1 AgCl → 1 KCl + 1 AgCN
Σε αυτήν την αντίδραση, έχουμε τον σχηματισμό ενός διαλυτού άλατος KCl (χλωριούχο με αλκαλικό μέταλλο) και ενός άλλου πρακτικά αδιάλυτου AgCN (κυανιούχο, οποιοδήποτε ανιόν, χωρίς αλκαλικό μέταλλο ή NH4+). Έτσι, όταν κοιτάμε το πείραμα, θα δούμε ένα στερεό (AgCN) στο κάτω μέρος του δοχείου, καθώς δεν διαλύεται στο νερό.
Παράδειγμα 2: διπλή ανταλλαγή μεταξύ Ανθρακικό ασβέστιο (CaCO3) και θειικό μαγνήσιο (MgSO4)
Αρχικά, ας μάθουμε τι είναι το κατιόν και το ανιόν καθενός από τα άλατα:
1) Για CaCO3: Δεδομένου ότι δεν έχουμε γραμμένο δείκτη στον τύπο, η χρέωση που υπάρχει στο κατιόν έχει πάντα τον ίδιο αριθμό με τη χρέωση στο ανιόν.
- το κατιόν είναι Ca+2 (+2 επειδή κάθε μέταλλο αλκαλικής γαίας έχει αυτό το NOX).
- το ανιόν είναι το CO3-2 (-2 γιατί, επειδή δεν έχουμε γραμμένο ευρετήριο μπροστά από το Ca, η φόρτιση ανιόντων θα έχει την ίδια τιμή με το κατιόν, αλλά με το αντίθετο σύμβολο).
2) Για MgSO4: Δεδομένου ότι δεν έχουμε γραμμένο δείκτη στον τύπο, η χρέωση που υπάρχει στο κατιόν έχει πάντα τον ίδιο αριθμό με τη χρέωση στο ανιόν.
- το κατιόν είναι Mg+2 (+2 επειδή κάθε μέταλλο αλκαλικής γαίας έχει αυτό το NOX).
- το ανιόν είναι το λειτουργικό σύστημα4-2 (-2 γιατί, επειδή δεν έχουμε γραμμένο ευρετήριο μπροστά από το Mg, το φορτίο ανιόντων θα έχει την ίδια τιμή με το κατιόν, αλλά με το αντίθετο σύμβολο).
Γνωρίζοντας τα ιόντα, είναι εύκολο να το καταλάβετε η διπλή ανταλλαγή μεταξύ αυτών των αλάτων συμβαίνει με την ένωση των ακόλουθων ιόντων:
Εδώ+2 με λειτουργικό σύστημα4-2, με αποτέλεσμα το άλας CaSO, μετά τη διέλευση των φορτίων +2 και -2 των ιόντων.
mg+2 με CO3-2, με αποτέλεσμα το άλας MgCO3 μετά τη διέλευση των φορτίων +2 και -2 των ιόντων.
Η ισορροπημένη χημική εξίσωση που αντιπροσωπεύει την αντίδραση διπλής ανταλλαγής μεταξύ αυτών των αλάτων είναι:
1 CaCO3 + 1 MgSO4 → 1 θήκη4 + 1 MgCO3
Σε αυτήν την αντίδραση, έχουμε το σχηματισμό δύο πρακτικά αδιάλυτων αλάτων: του CaSO4 (θειικό μέταλλο αλκαλικής γαίας) και MgCO3 (ανθρακικό άλας, χωρίς αλκαλικό μέταλλο ή NH4+). Έτσι, όταν εξετάζουμε το πείραμα, θα δούμε δύο στερεά (CaSO4 και MgCO3) στο κάτω μέρος του δοχείου, καθώς δεν διαλύονται στο νερό.
Παράδειγμα 3: Διπλή εναλλαγή μεταξύ νιτρικού νατρίου (NaNO3) και διχρωμικό κάλιο (Κ2Κρ2Ο7)
Αρχικά, ας μάθουμε τι είναι το κατιόν και το ανιόν καθενός από τα άλατα:
1) Για το NaNO3: Δεδομένου ότι δεν έχουμε γραμμένο δείκτη στον τύπο, θεωρούμε ότι υπάρχει δείκτης 1 μπροστά από Na και NO.3.
- το κατιόν είναι Na+1 (+1 επειδή κάθε αλκαλικό μέταλλο έχει NOX +1).
- το ανιόν είναι ΟΧΙ3-1 (-1 γιατί, όταν οι δείκτες του τύπου είναι ίσοι, το κατιόν και το ανιόν έχουν χρεώσεις της ίδιας τιμής, αλλά με αντίθετα σημάδια).
2) Στο Κ2Κρ2Ο7
- το κατιόν είναι Κ+1 (+1 επειδή κάθε αλκαλικό μέταλλο έχει NOX +1).
- το ανιόν είναι το Cr2Ο7 -2 (-2 για το δείκτη 2 σε K).
Γνωρίζοντας τα ιόντα, είναι εύκολο να καταλάβουμε ότι το διπλή ανταλλαγή μεταξύ αυτών των αλάτων συμβαίνει με την ένωση των ακόλουθων ιόντων:
Στο+1 με τον Cr2Ο7 -2, με αποτέλεσμα το αλάτι Na2Κρ2Ο7 μετά τη διέλευση των φορτίων +1 και -2 των ιόντων.
κ+1 χωρίς3-1, με αποτέλεσμα το άλας KNO3 μετά τη διέλευση των φορτίων +1 και -1 των ιόντων.
Ο ισορροπημένη χημική εξίσωση που αντιπροσωπεύει την αντίδραση διπλής ανταλλαγής μεταξύ αυτών των αλάτων é:
2 ΝΑΝ3 + 1 χιλ2Κρ2Ο7 → 1 ίντσα2Κρ2Ο7 + 2 KNO3
Σε αυτήν την αντίδραση, έχουμε το σχηματισμό δύο διαλυτών αλάτων: Na2Κρ2Ο7 (διχρωμικό, οποιοδήποτε ανιόν, με αλκαλικό μέταλλο) και KNO3 (Νιτρικό άλας, το οποίο είναι πάντα διαλυτό). Έτσι, όταν κοιτάμε το πείραμα, δεν θα δούμε στερεά στο κάτω μέρος, αλλά ανάλογα με το αλάτι που διαλύεται, μπορεί να υπάρξει αλλαγή στο χρώμα του διαλύματος (όχι στην περίπτωση στο παράδειγμα).
Παράδειγμα 4: Διπλή ανταλλαγή μεταξύ νιτρώδους χρυσού III [Au (NO2)3] και οξικός ψευδάργυρος [Zn (Η3ΝΤΟ2Ο2)2]
Αρχικά, ας μάθουμε τι είναι το κατιόν και το ανιόν καθενός από τα άλατα:
1) Για Au (ΟΧΙ2)3
- το κατιόν είναι Au+3 (+3 λόγω του δείκτη 3 μετά παρενθέσεις ΟΧΙ2);
- το ανιόν είναι ΟΧΙ2-1 (-1 λόγω του δείκτη 1 στο Au).
2) Για Zn (H3ΝΤΟ2Ο2)2
- το κατιόν είναι Zn+2 (+2 λόγω των παρενθέσεων 2 μετά το ανιόν)
- το ανιόν είναι το Η3ΝΤΟ2Ο2-1 (-1 λόγω του δείκτη 1 σε Zn).
Γνωρίζοντας τα ιόντα, είναι εύκολο να το καταλάβετε η διπλή ανταλλαγή μεταξύ αυτών των αλάτων συμβαίνει με την ένωση των ακόλουθων ιόντων:
Ω+3 με Η3ΝΤΟ2Ο2-1, με αποτέλεσμα το άλας Au (H3ΝΤΟ2Ο2)3 μετά τη διέλευση των φορτίων +2 και -1 των ιόντων.
Ζν+2 χωρίς2-1, με αποτέλεσμα το άλας Zn (ΟΧΙ2)2 μετά τη διέλευση των φορτίων +2 και -1 των ιόντων.
Η ισορροπημένη χημική εξίσωση που αντιπροσωπεύει την αντίδραση διπλής ανταλλαγής μεταξύ αυτών των αλάτων είναι:
2 Au (ΟΧΙ2)3 + 3 Zn (Η3ΝΤΟ2Ο2)2 → 2 Au (Η3ΝΤΟ2Ο2)3 + 3 Zn (ΟΧΙ2)2
Σε αυτήν την αντίδραση, έχουμε ένα σχεδόν αδιάλυτο αλάτι, Au (H3ΝΤΟ2Ο2)3 (Οξεικό, οποιοδήποτε ανιόν, χωρίς αλκαλικό μέταλλο ή NH4+) και ένα άλλο διαλυτό, Zn (ΟΧΙ2)2 (Νιτρώδες, που είναι πάντα διαλυτό). Έτσι, όταν κοιτάμε το πείραμα, θα δούμε ένα στερεό στο κάτω μέρος του δοχείου.
Από μένα. Diogo Lopes Dias
