dubultas apmaiņas reakcija starp sāļi ir nosaukums ķīmiskajai parādībai, kas rodas ikreiz, kad mēs sajaucam divus sāļus, kuriem nav vienāda katjona vai tā paša anjona. Šīs reakcijas rezultāts vienmēr ir divu jaunu sāļu veidošanās.
a) Kritēriji dubultās apmaiņas reakcijas veidošanai starp sāļiem
Vispārējā sāls formula ir XY, kur X (sāls formulas pirmais komponents) vienmēr ir katjons un Y (sāls formulas otrais komponents) ir anjons.
Ja mēs sajaucam traukā, piemēram, nātrija hlorīda (NaCl) un citu nātrija jodīda šķīdumu. nātrija (NaI), dubultās apmaiņas reakcija nenotiks, jo divos sāļos esošais katjons (nātrijs - Na) ir vienāds.
Ja vienā un tajā pašā traukā sajaucam nātrija hlorīda (NaCl) un kālija jodīda (KI) šķīdumu, dubultās apmaiņas reakcija, jo sāļos esošie katjoni (nātrijs - Na un kālijs - K) un anjoni (hlorīds - Cl un jodīds - I) ir daudz dažādu.
b) Sāls katjona un anjona lādiņa noteikšana
- sālim bez indeksa formulā:
Ja mums nav indeksa sāls formulā, katjonam un anjonam ir vienāda lādiņa vērtība, bet ar pretējām zīmēm. Tādējādi, zinot viena no viņiem maksu, otrajam būs tikai pretēja zīme.
Piemērs: CaS
Tā kā Ca ir sārmzemju metāls, tam ir +2 lādiņš, tāpēc S būs -2 lādiņš.
- sālim ar indeksu formulā:
Ja sāls formulā ir indekss (elementa saīsinājuma apakšējā labajā pusē), automātiski šis indekss ir pretējās grupas lādiņš.
Piemērs: CrCl3
Formulā mums ir indekss 1 Cr priekšā un indekss 3 Cl priekšā, tāpēc Cr maksa būs +3 (pozitīvs, jo pirmā grupa ir katjons) un Cl lādiņš būs -1 (negatīvs, jo otrā grupa vienmēr ir anjons).
- sālim ar iekavām formulā:
Ja sāls iekavās priekšā ir indekss, automātiski šis indekss ir pretējās grupas lādiņš.
Piemērs: Al2(TIKAI4)3
Formulā mums ir indekss 2 Al priekšā un indekss 3 SO priekšā4, tātad lādiņš Al būs +3 (pozitīvs, jo pirmā grupa ir katijons) un lādiņš SO4 būs -2 (negatīvs, jo otrā grupa vienmēr ir anjons).
c) Divkāršās apmaiņas reakcijas princips
Reakciju sauc par dubultu apmaiņu, jo mums ir divu komponentu apmaiņa starp sāļiem (XY un BA). Viena sāls katijons (X) mijiedarbojas ar otra sāls anjonu (A), un otra sāls kations (B) mijiedarbojas ar pirmā sāls anjonu (Y), kā rezultātā veidojas divi jauni sāļi ( XA un BA). Mēs varam skaidri vizualizēt šo dubulto apmaiņu vispārīgajā vienādojumā, kas apzīmē šāda veida ķīmiskās reakcijas:
XY + BA → XA + BA
Maisījumā starp nātrija hlorīds Tika izveidots (NaCl) un kālija jodīds (KI), nātrija jodīds (NaI) un kālija hlorīds (KCl), kā parādīts vienādojumā:
NaCl + KI → NaI + KCI
d) Divkāršās apmaiņas reakcijas vizuālās izmaiņas
Ne vienmēr kad mēs veicam dubultas apmaiņas reakciju, eksperimentā mēs vizualizējām dažas modifikācijas. Piemēram, divos bezkrāsainos sālsūdens šķīdumos, ja sajaucam abus kopā, mēs zinām, ka ir izveidojušies jauni sāļi, bet rezultāts ir bezkrāsains materiāls. Tāpēc vizuālu izmaiņu neesamība nenozīmē, ka dubultās apmaiņas reakcija nenotika.
Mums būs vizuālas izmaiņas, ja procesā tiks izveidots viens vai divi praktiski nešķīstoši sāļi. Ja veidojas tikai šķīstošie sāļi, vizuāli mainīsimies tikai tad, ja viens no izšķīdušajiem sāļiem maina šķīduma krāsu. Turpmākajā tabulā sniegta informācija par to, kad sāls ir šķīstošs vai praktiski nešķīstošs:
Sāls šķīdības tabula
e) Vienādojumu salikšanas piemēri, kas attēlo dubultās apmaiņas reakcijas starp sāļiem
Tagad sekojiet dažiem dubultās apmaiņas reakciju starp sāļiem vienādošanas piemēri:
1. piemērs: Divkārša apmaiņa starp kālija cianīdu (KCN) un sudraba hlorīdu (AgCl)
Sākumā uzzināsim, kas ir katra sāls katjons un anjons:
1) Attiecībā uz KCN: Tā kā formulā nav uzrakstīts indekss, mēs uzskatām, ka K un CN priekšā ir indekss 1.
- katjons ir K+1 (+1, jo katram sārma metālam ir NOX +1);
- anjons ir CN-1 (-1, jo, ja formulu indeksi ir vienādi, katjonam un anjonam ir vienādas vērtības lādiņi, bet ar pretējām zīmēm).
2) Attiecībā uz AgCl: Tā kā formulā nav uzrakstīts indekss, mēs uzskatām, ka Ag un Cl priekšā ir indekss 1.
- katjons ir Ag+1 (+1, jo Ag ir fiksējis NOX +1);
- anjons ir Cl-1 (-1, jo, ja formulu indeksi ir vienādi, katjonam un anjonam ir vienādas vērtības lādiņi, bet ar pretējām zīmēm).
Zinot jonus, ir viegli saprast, ka dubultā apmaiņa starp šiem sāļiem notiek ar šādu jonu savienojumu:
K+1 ar Cl-1, kā rezultātā pēc jonu lādiņu +1 un -1 šķērsošanas rodas KCl sāls. Tā kā slodzēm ir vienāds skaitlis (1), nav nepieciešams to ierakstīt galīgajā formulā.
Ag+1 ar CN-1, kā rezultātā pēc jonu lādiņu +1 un -1 šķērsošanas rodas AgCN sāls.
Sabalansētais ķīmiskais vienādojums, kas pārstāv dubultās apmaiņas reakciju starp šiem sāļiem, ir:
1 KCN + 1 AgCl → 1 KCl + 1 AgCN
Šajā reakcijā mums veidojas KCl šķīstošs sāls (hlorīds ar sārmu metālu) un vēl viens praktiski nešķīstošs AgCN (cianīds, jebkurš anjons, bez sārma metāla vai NH4+). Tātad, aplūkojot eksperimentu, konteinera apakšā redzēsim cietu vielu (AgCN), jo tā nešķīst ūdenī.
2. piemērs: dubultā apmaiņa starp Kalcija karbonāts (CaCO3) un magnija sulfātu (MgSO4)
Sākumā uzzināsim, kas ir katra sāls katjons un anjons:
1) CaCO3: Tā kā mums formulā nav neviena indeksa, katjonā esošajam lādiņam vienmēr ir tāds pats skaitlis kā lādiņam uz anjona.
- katjons ir Ca+2 (+2, jo katram sārmzemei ir šāds NOX);
- anjons ir CO3-2 (-2, tā kā, tā kā mums nav neviena indeksa, kas rakstīts pirms Ca, anjona lādiņam būs tāda pati vērtība kā katjona lādiņam, bet ar pretēju zīmi).
2) MgSO4: Tā kā mums formulā nav neviena indeksa, katjonā esošajam lādiņam vienmēr ir tāds pats skaitlis kā lādiņam uz anjona.
- katjons ir Mg+2 (+2, jo katram sārmzemei ir šāds NOX);
- anjons ir OS4-2 (-2, tā kā, tā kā mums nav neviena indeksa, kas rakstīts Mg priekšā, anjona lādiņam būs tāda pati vērtība kā katjona lādiņam, bet ar pretēju zīmi).
Zinot jonus, to ir viegli saprast dubultā apmaiņa starp šiem sāļiem notiek, savienojoties šādiem joniem:
Šeit+2 ar OS4-2, iegūstot CaSO sāli, pēc jonu +2 un -2 lādēšanas šķērsošanas.
mg+2 ar CO3-2, kā rezultātā iegūst MgCO sāli3 pēc jonu +2 un -2 lādiņu šķērsošanas.
Sabalansētais ķīmiskais vienādojums, kas pārstāv dubultās apmaiņas reakciju starp šiem sāļiem, ir:
1 CaCO3 + 1 MgSO4 → 1 lieta4 + 1 MgCO3
Šajā reakcijā mums veidojas divi praktiski nešķīstoši sāļi: CaSO4 (sārmu zemes metālu sulfāts) un MgCO3 (karbonāts, bez sārmu metāla vai NH4+). Tātad, aplūkojot eksperimentu, mēs redzēsim divas cietas vielas (CaSO4 un MgCO3) konteinera apakšā, jo tie nešķīst ūdenī.
3. piemērs: Divkāršs pārslēgšanās starp nātrija nitrātu (NaNO3) un kālija dihromāts (K.2Kr2O7)
Sākumā uzzināsim, kas ir katra sāls katjons un anjons:
1) NaNO3: Tā kā mums formulā nav neviena indeksa, mēs uzskatām, ka Na un NO priekšā ir indekss 1.3.
- katjons ir Na+1 (+1, jo katram sārma metālam ir NOX +1);
- anjons ir NĒ3-1 (-1, jo, ja formulu indeksi ir vienādi, katjonam un anjonam ir vienādas vērtības lādiņi, bet ar pretējām zīmēm).
2) Uz K2Kr2O7
- katjons ir K+1 (+1, jo katram sārma metālam ir NOX +1);
- anjons ir Kr2O7 -2 (-2, ja K indekss ir 2).
Zinot jonus, ir viegli saprast, ka dubultā apmaiņa starp šiem sāļiem notiek, savienojoties šādiem joniem:
Plkst+1 ar Kr2O7 -2, kā rezultātā rodas sāls Na2Kr2O7 pēc jonu lādiņu +1 un -2 šķērsošanas.
K+1 ar NĒ3-1, kā rezultātā rodas KNO sāls3 pēc jonu lādiņu +1 un -1 šķērsošanas.
līdzsvarots ķīmiskais vienādojums, kas attēlo dubultās apmaiņas reakciju starp šiem sāļiem é:
2 NaNO3 + 1 0002Kr2O7 → 1 collas2Kr2O7 + 2 KNO3
Šajā reakcijā mums veidojas divi šķīstoši sāļi: Na2Kr2O7 (dihromāts, jebkurš anjons, ar sārmu metālu) un KNO3 (Nitrāts, kas vienmēr šķīst). Tātad, aplūkojot eksperimentu, apakšā neredzēsim cietas vielas, taču atkarībā no sāls, kas izšķīst, var būt izmaiņas šķīduma krāsā (piemērā tas nav).
4. piemērs: Dubultā apmaiņa starp zelta nitrītu III [Au (NO2)3] un cinka acetāts [Zn (H3Ç2O2)2]
Sākumā uzzināsim, kas ir katra sāls katjons un anjons:
1) Au (NO2)3
- katjons ir Au+3 (+3 indeksa 3 dēļ aiz NO iekavām2);
- anjons ir NĒ2-1 (-1, jo indekss 1 Au).
2) Zn (H3Ç2O2)2
- katjons ir Zn+2 (+2, jo 2 aiz anjona iekavām);
- anjons ir H3Ç2O2-1 (-1 Zn indeksa dēļ 1).
Zinot jonus, to ir viegli saprast dubultā apmaiņa starp šiem sāļiem notiek, savienojoties šādiem joniem:
Au+3 ar H3Ç2O2-1, kā rezultātā rodas Au sāls (H3Ç2O2)3 pēc jonu +2 un -1 lādiņu šķērsošanas;
Zn+2 ar NĒ2-1, kā rezultātā rodas Zn sāls (NO2)2 pēc jonu +2 un -1 lādiņu šķērsošanas.
Sabalansētais ķīmiskais vienādojums, kas pārstāv dubultās apmaiņas reakciju starp šiem sāļiem, ir:
2 Au (NĒ2)3 + 3 Zn (H3Ç2O2)2 → 2 Au (H3Ç2O2)3 + 3 Zn (NĒ2)2
Šajā reakcijā mums ir praktiski nešķīstošs sāls Au (H3Ç2O2)3 (Acetāts, jebkurš anjons, bez sārma metāla vai NH4+) un vēl viens šķīstošs Zn (NO2)2 (Nitrīts, kas vienmēr šķīst). Tātad, aplūkojot eksperimentu, konteinera apakšdaļā redzēsim cietu vielu.
Autors: Diogo Lopes Dias
Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacao-dupla-troca-entre-sais.htm
