THEreakcia dvojitej výmeny medzi soli je názov pre chemický jav, ktorý nastáva vždy, keď zmiešame dve soli, ktoré nemajú rovnaký katión alebo rovnaký anión. Výsledkom tejto reakcie je vždy tvorba dvoch nových solí.
a) Kritériá pre výskyt reakcie dvojitej výmeny medzi soľami
Všeobecný vzorec pre soľ je XY, kde X (prvá zložka soľného vzorca) je vždy katión a Y (druhá zložka soľného vzorca) je anión.
Ak zmiešame v nádobe napríklad roztok chloridu sodného (NaCl) a ďalší roztok jodidu sodného. sodíka (NaI), k dvojitej výmennej reakcii nedôjde, pretože katión (sodík - Na) prítomný v dvoch soliach je rovnaký.
Ak teraz v tej istej nádobe zmiešame roztok chloridu sodného (NaCl) a roztok jodidu draselného (KI), reakcia dvojitej výmeny, pretože katióny (sodík - Na a draslík - K) a anióny (chlorid - chlór a jodid - I) prítomné v soliach sú veľa rôznych.
b) Stanovenie katiónovej a aniónovej dávky soli
- Pre soľ bez indexu vo vzorci:
Keď nemáme index vo vzorci soli, katión a anión majú rovnakú hodnotu náboja, ale s opačnými znamienkami. Ak teda bude mať náboj jeden z nich, ten druhý bude mať iba opačné znamienko.
Príklad: CaS
Pretože Ca je kov alkalických zemín, má náboj +2, takže náboj S bude mať náboj -2.
- Pre soľ s indexom vo vzorci:
Keď má soľ vo vzorci index (na pravej dolnej strane skratky prvku), automaticky je tento index nábojom opačnej skupiny.
Príklad: CrCl3
Vo vzorci máme index 1 pred Cr a index 3 pred Cl, takže náboj Cr bude +3 (kladné, pretože prvá skupina je katión) a náboj Cl bude -1 (záporný, pretože druhá skupina je vždy anión).
- Pre soľ so zátvorkami vo vzorci:
Keď má soľ index pred zátvorkou, automaticky je tento index nábojom opačnej skupiny.
Príklad: Al2(IBA4)3
Vo vzorci máme index 2 pred Al a index 3 pred SO4, takže náboj na Al bude +3 (kladný, pretože prvá skupina je katión) a náboj na SO4 bude -2 (záporné, pretože druhá skupina je vždy anión).
c) Princíp reakcie dvojitej výmeny
Reakcia sa nazýva dvojitá výmena, pretože dochádza k výmene dvoch zložiek medzi soľami (XY a BA). Katión (X) jednej soli interaguje s aniónom (A) druhej soli a katión (B) druhej soli interaguje s aniónom (Y) prvej soli, čo vedie k tvorbe dvoch nových solí ( XA a BA). Túto dvojitú výmenu môžeme jasne predstaviť vo všeobecnej rovnici, ktorá predstavuje tento typ chemickej reakcie:
XY + BA → XA + BA
V zmesi medzi roztokmi chlorid sodný (NaCl) a jodidu draselného (KI), jodidu sodného (NaI) a chloridu draselného (KCl) sa vytvorili, ako je uvedené v rovnici:
NaCl + KI → NaI + KCI
d) Vizuálne zmeny reakcie dvojitej výmeny
Nie vždy keď vykonávame reakciu dvojitej výmeny, sme si v experimente vizualizovali určité úpravy. Napríklad pri zmiešaní dvoch bezfarebných vodných roztokov solí vieme, že sa vytvorili nové soli, ale výsledkom je bezfarebný materiál. Absencia vizuálnej zmeny teda neznamená, že k reakcii dvojitej výmeny nedošlo.
Vizuálna zmena nastane, ak sa v procese vytvorí jedna alebo dve prakticky nerozpustné soli. Ak sa tvoria iba rozpustné soli, dôjde k vizuálnej zmene, iba ak jedna z rozpustených solí zmení farbu roztoku. Nasledujúca tabuľka poskytuje informácie o tom, kedy je soľ rozpustná alebo prakticky nerozpustná:
Tabuľka rozpustnosti soli
e) Príklady zostavenia rovníc predstavujúcich reakcie dvojitej výmeny medzi soľami
Teraz nasledujte niektoré príklady zostavenia rovnice reakcií dvojitej výmeny medzi soľami:
Príklad 1: Dvojitá výmena medzi kyanidom draselným (KCN) a chloridom strieborným (AgCl)
Spočiatku vieme, aký je katión a anión každej zo solí:
1) Pre KCN: Pretože vo vzorci nie je napísaný žiadny index, domnievame sa, že pred K a CN je index 1.
- katión je K.+1 (+1, pretože každý alkalický kov má NOX +1);
- anión je CN-1 (-1, pretože keď sú indexy vzorca rovnaké, katión a anión majú náboje rovnakej hodnoty, ale s opačnými znamienkami).
2) Pre AgCl: Pretože vo vzorci nemáme napísaný žiadny index, domnievame sa, že pred Ag a Cl je index 1.
- katión je Ag+1 (+1, pretože Ag má fixné NOX +1);
- anión je Cl-1 (-1, pretože keď sú indexy vzorca rovnaké, katión a anión majú náboje rovnakej hodnoty, ale s opačnými znamienkami).
Ak poznáme ióny, je ľahké pochopiť, že k dvojitej výmene medzi týmito soľami dochádza spojením nasledujúcich iónov:
K+1 s Cl-1, čoho výsledkom je soľ KCl po prechode nábojov iónov +1 a -1. Pretože zaťaženie má rovnaké číslo (1), nie je potrebné ho zapisovať do výsledného vzorca.
Ag+1 s KN-1, výsledkom čoho je soľ AgCN po prechode nábojov iónov +1 a -1.
Vyvážená chemická rovnica, ktorá predstavuje reakciu dvojitej výmeny medzi týmito soľami, je:
1 KCN + 1 AgCl → 1 KCl + 1 AgCN
V tejto reakcii vznikne rozpustná soľ KCl (chlorid s alkalickým kovom) a ďalší prakticky nerozpustný AgCN (kyanid, akýkoľvek anión, bez alkalického kovu alebo NH)4+). Pri pohľade na experiment teda uvidíme na dne nádoby pevnú látku (AgCN), ktorá sa nerozpúšťa vo vode.
Príklad 2: dvojitá výmena medzi Uhličitan vápenatý (CaCO3) a síran horečnatý (MgSO4)
Spočiatku vieme, aký je katión a anión každej zo solí:
1) Pre CaCO3: Pretože vo vzorci nemáme napísaný žiadny index, náboj prítomný na katióne má vždy rovnaké číslo ako náboj anión.
- katión je Ca+2 (+2, pretože každý kov alkalických zemín má tento NOX);
- anión je CO3-2 (-2, pretože keďže nemáme žiadny index napísaný pred Ca, aniónový náboj bude mať rovnakú hodnotu ako katiónový náboj, ale s opačným znamienkom).
2) Pre MgSO4: Pretože vo vzorci nemáme napísaný žiadny index, náboj prítomný na katióne má vždy rovnaké číslo ako náboj anión.
- katión je Mg+2 (+2, pretože každý kov alkalických zemín má tento NOX);
- anión je OS4-2 (-2 pretože, pretože nemáme žiaden index napísaný pred Mg, bude mať aniónový náboj rovnakú hodnotu ako katiónový náboj, ale s opačným znamienkom).
Ak poznáme ióny, je ľahké tomu porozumieť dvojitá výmena medzi týmito soľami nastáva spojením nasledujúcich iónov:
Tu+2 s OS4-2, ktorý má za následok vznik CaSO soli po prekročení +2 a -2 nábojov iónov.
mg+2 s CO3-2, čím sa získa soľ MgCO3 po prekročení +2 a -2 nábojov iónov.
Vyvážená chemická rovnica, ktorá predstavuje reakciu dvojitej výmeny medzi týmito soľami, je:
1 CaCO3 + 1 MgSO4 → 1 puzdro4 + 1 MgCO3
V tejto reakcii vznikajú dve prakticky nerozpustné soli: CaSO4 (síran kovu alkalických zemín) a MgCO3 (uhličitan, bez alkalického kovu alebo NH4+). Keď sa teda pozrieme na experiment, uvidíme dve pevné látky (CaSO4 a MgCO3) na dne nádoby, pretože sa nerozpúšťajú vo vode.
Príklad 3: Dvojité prepínanie medzi dusičnanom sodným (NaNO3) a dvojchrómanu draselného (K.2Cr2O7)
Spočiatku vieme, aký je katión a anión každej zo solí:
1) Pre NaNO3: Pretože vo vzorci nemáme napísaný žiadny index, považujeme index 1 pred Na a NO.3.
- katión je Na+1 (+1, pretože každý alkalický kov má NOX +1);
- anión nie je3-1 (-1, pretože keď sú indexy vzorca rovnaké, katión a anión majú náboje rovnakej hodnoty, ale s opačnými znamienkami).
2) K2Cr2O7
- katión je K.+1 (+1, pretože každý alkalický kov má NOX +1);
- anión je Cr2O7 -2 (-2 za to, že má index 2 v K).
Ak poznáme ióny, je ľahké pochopiť, že dvojitá výmena medzi týmito soľami nastáva spojením nasledujúcich iónov:
O+1 s Cr2O7 -2, čoho výsledkom je soľ Na2Cr2O7 po prekročení +1 a -2 nábojov iónov.
K+1 so žiadnym3-1, čoho výsledkom je soľ KNO3 po prekročení nábojov iónov +1 a -1.
THE vyvážená chemická rovnica predstavujúca reakciu dvojitej výmeny medzi týmito soľami é:
2 NaNO3 + 1 tis2Cr2O7 → 1 vstup2Cr2O7 + 2 KNO3
Pri tejto reakcii vznikajú dve rozpustné soli: Na2Cr2O7 (dichróman, akýkoľvek anión, s alkalickým kovom) a KNO3 (Dusičnan, ktorý je vždy rozpustný). Keď sa teda pozrieme na experiment, na dne neuvidíme žiadne pevné látky, ale v závislosti od rozpustenej soli môže dôjsť k zmene farby roztoku (v tomto prípade to neplatí).
Príklad 4: Dvojitá výmena medzi dusitanom zlatým III [Au (NO2)3] a octan zinočnatý [Zn (H3Ç2O2)2]
Spočiatku vieme, aký je katión a anión každej zo solí:
1) Pre Au (NO2)3
- katión je Au+3 (+3 kvôli indexu 3 po ŽIADNYCH zátvorkách2);
- anión nie je2-1 (-1 z dôvodu indexu 1 v Au).
2) Pre Zn (H3Ç2O2)2
- katión je Zn+2 (+2 kvôli 2 za aniónovými zátvorkami);
- anión je H3Ç2O2-1 (-1 kvôli indexu 1 v Zn).
Ak poznáme ióny, je ľahké tomu porozumieť dvojitá výmena medzi týmito soľami nastáva spojením nasledujúcich iónov:
Au+3 s H3Ç2O2-1, ktorej výsledkom je Au soľ (H3Ç2O2)3 po prekročení +2 a -1 nábojov iónov;
Zn+2 so žiadnym2-1, ktorej výsledkom je Zn soľ (NO2)2 po prekročení +2 a -1 náboja iónov.
Vyvážená chemická rovnica, ktorá predstavuje reakciu dvojitej výmeny medzi týmito soľami, je:
2 Au (Č2)3 + 3 Zn (v3Ç2O2)2 → 2 Au (V3Ç2O2)3 + 3 Zn (Č2)2
V tejto reakcii máme prakticky nerozpustnú soľ Au (H3Ç2O2)3 (Acetát, akýkoľvek anión, bez alkalického kovu alebo NH4+) a ďalší rozpustný Zn (NO2)2 (Dusitany, ktoré sú vždy rozpustné). Pri pohľade na experiment teda uvidíme na spodnej časti nádoby pevnú látku.
Podľa mňa. Diogo Lopes Dias
Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacao-dupla-troca-entre-sais.htm
