THEtopeltvahetusreaktsioon vahel soolad on nimi keemilisele nähtusele, mis tekib alati, kui segame kahte soola, millel pole sama katioon või sama anioon. Selle reaktsiooni tulemusena moodustub alati kaks uut soola.
a) soolade vahelise kahekordse vahetuse reaktsiooni tekkimise kriteeriumid
Soola üldvalem on XY, kus X (soolavalemi esimene komponent) on alati katioon ja Y (soolavalemi teine komponent) on anioon.
Kui segame konteinerisse näiteks naatriumkloriidi (NaCl) ja teise naatriumjodiidi lahust. naatrium (NaI), topeltvahetusreaktsiooni ei toimu, kuna kahes soolas sisalduv katioon (naatrium - Na) on sama.
Kui me segame samas anumas naatriumkloriidi (NaCl) ja kaaliumjodiidi (KI) lahust, topeltvahetusreaktsioon, kuna soolades esinevad katioonid (naatrium - Na ja kaalium - K) ja anioonid (kloriid - Cl ja jodiid - I) on palju erinevaid.
b) soola katiooni ja anioonlaengu määramine
- ilma indeksita soola valemis:
Kui meil pole soola valemis indeksit, on katioonil ja anioonil sama laengu väärtus, kuid vastupidiste märkidega. Seega, teades ühe neist laengut, saab teise oma ainult vastupidise märgi.
Näide: CaS
Kuna Ca on leelismuldmetall, on sellel laeng +2, nii et S-l on -2 laengut.
- soola jaoks, mille indeks on valemis:
Kui soolal on valemis indeks (elemendi lühendi paremas alanurgas), on see indeks automaatselt vastasrühma laeng.
Näide: CrCl3
Valemis on meil indeks 1 Cr ees ja indeks 3 Cl ees, nii et Cr laeng on +3 (positiivne, kuna esimene rühm on katioon) ja Cl-laeng on -1 (negatiivne, kuna teine rühm on alati anioon).
- sulgudes oleva soola valemis:
Kui soolal on indeks sulgude ees, on see indeks vastasrühma laeng.
Näide: Al2(AINULT4)3
Valemis on indeks 2 Al ees ja indeks 3 SO ees4, seega on Al-i laeng +3 (positiivne, kuna esimene rühm on katioon) ja SO-laeng4 on -2 (negatiivne, kuna teine rühm on alati anioon).
c) Topeltvahetusreaktsiooni põhimõte
Reaktsiooni nimetatakse topeltvahetuseks, kuna meil on soolade vahel kaks komponenti (XY ja BA). Ühe soola katioon (X) interakteerub teise soola aniooniga (A) ja teise soola katioon (B) esimese soola aniooniga (Y), mille tulemuseks on kahe uue soola ( XA ja BA). Me võime selle topeltvahetuse selgelt visualiseerida üldises võrrandis, mis esindab seda tüüpi keemilisi reaktsioone:
XY + BA → XA + BA
Segu lahuse vahel naatriumkloriid Moodustati (NaCl) ja kaaliumjodiid (KI), naatriumjodiid (NaI) ja kaaliumkloriid (KCl), nagu on näidatud võrrandis:
NaCl + KI → NaI + KCI
d) Topeltvahetusreaktsiooni visuaalsed muutused
Mitte alati kui teeme topeltvahetusreaktsiooni, visualiseerisime katses mõned muudatused. Näiteks kahes värvitu soola vesilahuses, kui me need kaks kokku segame, teame, et on tekkinud uusi sooli, kuid tulemuseks on värvitu materjal. Visuaalsete muutuste puudumine ei tähenda seega, et topeltvahetusreaktsiooni ei toimunud.
Meil on visuaalne muutus, kui selle käigus tekib üks või kaks praktiliselt lahustumatut soola. Kui moodustuvad ainult lahustuvad soolad, on meil visuaalsed muutused ainult siis, kui üks lahustunud sooladest muudab lahuse värvi. Allpool olev tabel annab teavet selle kohta, millal sool on lahustuv või praktiliselt lahustumatu:
Soola lahustuvuse tabel
e) soolade vahelisi topeltvahetusreaktsioone esindavate võrrandite liitmise näited
Nüüd järgige mõnda soolade vahelise kahekordse vahetuse reaktsioonide võrrandi kokkupaneku näited:
Näide 1: Topeltvahetus kaaliumtsüaniidi (KCN) ja hõbekloriidi (AgCl) vahel
Esialgu teame, mis on iga soola katioon ja anioon:
1) KCN: Kuna valemisse pole kirjutatud ühtegi indeksit, leiame, et K ja CN ees on indeks 1.
- katioon on K+1 (+1, kuna igal leelismetallil on NOX +1);
- anioon on CN-1 (-1, sest kui valemiindeksid on võrdsed, on katioonil ja anioonil sama väärtusega laengud, kuid vastupidiste märkidega).
2) AgCl jaoks: Kuna meil pole valemisse kirjutatud indeksit, leiame, et Ag ja Cl ees on indeks 1.
- katioon on Ag+1 (+1, kuna Ag on fikseerinud NOX +1);
- anioon on Cl-1 (-1, sest kui valemiindeksid on võrdsed, on katioonil ja anioonil sama väärtusega laengud, kuid vastupidiste märkidega).
Ioone teades on lihtne mõista, et nende soolade vahel toimub topeltvahetus järgmiste ioonide liitumisel:
K+1 koos Cl-ga-1, mille tulemuseks on pärast ioonide +1 ja -1 laengute ületamist KCl sool. Kuna koormustel on sama number (1), pole seda vaja lõplikku valemisse kirjutada.
Ag+1 koos CN-ga-1, mille tulemuseks on pärast ioonide +1 ja -1 laengute ületamist AgCN sool.
Tasakaalustatud keemiline võrrand, mis tähistab nende soolade vahelist topeltvahetusreaktsiooni, on:
1 KCN + 1 AgCl → 1 KCl + 1 AgCN
Selles reaktsioonis moodustub KCl-s lahustuv sool (leelismetalliga kloriid) ja teine praktiliselt lahustumatu AgCN (tsüaniid, mis tahes anioon, ilma leelismetalli või NH4+). Seega näeme katset vaadates anuma põhjas tahket ainet (AgCN), kuna see ei lahustu vees.
Näide 2: topelt vahetada vahel Kaltsiumkarbonaat (CaCO3) ja magneesiumsulfaat (MgSO4)
Esialgu teame, mis on iga soola katioon ja anioon:
1) CaCO jaoks3: Kuna meil pole valemisse kirjutatud ühtegi indeksit, on katioonil oleval laengul alati sama number kui aniooni laengul.
- katioon on Ca+2 (+2, kuna igas leelismuldmetallis on see NOX);
- anioon on CO3-2 (-2 kuna kuna meil pole Ca ette kirjutatud ühtegi indeksit, on anioonlaengul sama väärtus kui katioonlaengul, kuid vastupidise märgiga).
2) MgSO jaoks4: Kuna meil pole valemisse kirjutatud ühtegi indeksit, on katioonil oleval laengul alati sama number kui aniooni laengul.
- katioon on Mg+2 (+2, kuna igas leelismuldmetallis on see NOX);
- anioon on OS4-2 (-2 kuna kuna meil pole Mg ees ühtegi indeksit kirjutatud, on anioonlaengul sama väärtus kui katioonlaengul, kuid vastupidise märgiga).
Ioone tundes on sellest lihtne aru saada nende soolade kahekordne vahetus toimub järgmiste ioonide ühendamisel:
Siin+2 operatsioonisüsteemiga4-2, mille tulemusena saadakse CaSO sool pärast ioonide +2 ja -2 laengute ületamist.
mg+2 koos CO-ga3-2, mille tulemuseks on MgCO sool3 pärast ioonide +2 ja -2 laengute ületamist.
Tasakaalustatud keemiline võrrand, mis tähistab nende soolade vahelist topeltvahetusreaktsiooni, on:
1 CaCO3 + 1 MgSO4 → 1 juhtum4 + 1 MgCO3
Selles reaktsioonis moodustuvad kaks praktiliselt lahustumatut soola: CaSO4 (leelismuldmetallisulfaat) ja MgCO3 (karbonaat, ilma leelismetalli või NH4+). Seega näeme katset vaadates kahte tahket ainet (CaSO4 ja MgCO3) anuma põhjas, kuna need ei lahustu vees.
Näide 3: Topeltlülitus naatriumnitraadi (NaNO3) ja kaaliumdikromaat (K2Kr2O7)
Esialgu teame, mis on iga soola katioon ja anioon:
1) NaNO jaoks3: Kuna meil pole valemisse kirjutatud ühtegi indeksit, leiame, et Na ja NO ees on indeks 1.3.
- katioon on Na+1 (+1, kuna igal leelismetallil on NOX +1);
- anioon on EI3-1 (-1, sest kui valemiindeksid on võrdsed, on katioonil ja anioonil sama väärtusega laengud, kuid vastupidiste märkidega).
2) K-le2Kr2O7
- katioon on K+1 (+1, kuna igal leelismetallil on NOX +1);
- anioon on Cr2O7 -2 (-2, kui indeks K on K 2).
Ioone tundes on lihtne mõista, et nende soolade vahel topeltvahetus toimub järgmiste ioonide ühendamisel:
Kell+1 koos Cr2O7 -2, mille tulemuseks on sool Na2Kr2O7 pärast ioonide +1 ja -2 laengute ületamist.
K+1 ilma3-1, mille tulemuseks on KNO sool3 pärast ioonide +1 ja -1 laengute ületamist.
THE tasakaalustatud keemiline võrrand, mis tähistab nende soolade vahelist topeltvahetusreaktsiooni é:
2 NaNO3 + 1 0002Kr2O7 → 1 sisse2Kr2O7 + 2 KNO3
Selles reaktsioonis moodustuvad kaks lahustuvat soola: Na2Kr2O7 (dikromaat, mis tahes anioon, leelismetalliga) ja KNO3 (Nitraat, mis on alati lahustuv). Nii et katse vaatamisel ei näe me põhjas ühtegi tahket ainet, kuid sõltuvalt lahustuvast soolast võib lahuse värvus muutuda (näites seda pole).
Näide 4: Topeltvahetus kuldnitriti III [Au (NO2)3] ja tsinkatsetaat [Zn (H3Ç2O2)2]
Esialgu teame, mis on iga soola katioon ja anioon:
1) Au (NO2)3
- katioon on Au+3 (NO3 sulgude järel indeksi 3 tõttu +32);
- anioon on EI2-1 (-1 Au indeksi 1 tõttu).
2) Zn (H3Ç2O2)2
- katioon on Zn+2 (+2 aniooni sulgude järel olevate 2 tõttu);
- anioon on H3Ç2O2-1 (-1 Zn indeksi 1 tõttu).
Ioone tundes on sellest lihtne aru saada nende soolade kahekordne vahetus toimub järgmiste ioonide ühendamisel:
Au+3 koos H-ga3Ç2O2-1, mille tulemuseks on Au sool (H3Ç2O2)3 pärast ioonide +2 ja -1 laengute ületamist;
Zn+2 ilma2-1, mille tulemuseks on Zn sool (NO2)2 pärast ioonide +2 ja -1 laengute ületamist.
Tasakaalustatud keemiline võrrand, mis tähistab nende soolade vahelist topeltvahetusreaktsiooni, on:
2 Au (EI2)3 + 3 Zn (H3Ç2O2)2 → 2 Au (H3Ç2O2)3 + 3 Zn (EI2)2
Selles reaktsioonis on meil praktiliselt lahustumatu sool Au (H3Ç2O2)3 (Atsetaat, mis tahes anioon, ilma leelismetalli või NH-ta4+) ja veel üks lahustuv Zn (NO2)2 (Nitrit, mis on alati lahustuv). Nii et katset vaadates näeme anuma põhjas tahket ainet.
Minu poolt. Diogo Lopes Dias
Allikas: Brasiilia kool - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacao-dupla-troca-entre-sais.htm
