- Verplaatsingsreacties
- Gemakkelijk
- Verplaatsing van waterstof en metalen
- Verplaatsing met halogenen
- Dubbele
- Zuur-base neutralisatiereactie
- Voorbeelden
- Gemakkelijk
- Dubbele
- Referenties
De verplaatsingsreacties zijn alle reacties waarbij een chemische soort naar een andere binnen een verbinding reist. Deze verplaatsing kan eenvoudig of dubbel zijn, met als verschil dat in het eerste het een element is dat beweegt, terwijl er in het tweede een verandering van "paren" is tussen twee verbindingen.
Dit soort reacties is alleen mogelijk onder bepaalde voorwaarden: een van de soorten moet een oxidatiegetal nul hebben of alle soorten moeten noodzakelijkerwijs geïoniseerd zijn. Wat betekent een oxidatiegetal nul? Het betekent dat de soort in zijn natuurlijke staat verkeert.
Een zeer illustratief voorbeeld van de bovenstaande benadering is de reactie tussen een koperdraad en een zilvernitraatoplossing. Omdat koper in zijn natuurlijke staat een metaal is, is het oxidatiegetal nul; Aan de andere kant is dat van zilver +1 (Ag + ), dat samen met de nitraationen (NO 3 - ) opgelost ligt .
Metalen geven elektronen op, maar sommige zijn actiever dan andere; Dit betekent dat niet alle metalen zo gemakkelijk roesten. Omdat koper actiever is dan zilver, schenkt het zijn elektronen eraan, waardoor het wordt teruggebracht tot zijn natuurlijke staat, gereflecteerd als een zilveren oppervlak dat de koperdraad bedekt (afbeelding hierboven).
Verplaatsingsreacties
Gemakkelijk
Verplaatsing van waterstof en metalen
De bovenste afbeelding toont een kolom in aflopende volgorde van activiteit, met de nadruk op het waterstofmolecuul. De metalen die erboven zitten, zullen het kunnen verdringen in de niet-oxiderende zuren (HCl, HF, H 2 SO 4 , etc.), en de metalen die eronder zitten zullen helemaal niet reageren.
De eenvoudige verplaatsingsreactie kan worden beschreven door de volgende algemene vergelijking:
A + BC => AB + C
Een verdringt C, waarbij de H kunnen 2 -molecuul of een ander metaal. Als H 2 wordt gevormd door de reductie van de H + ionen (2H + + 2e - => H 2 ), dan moet soort A - vanwege het behoud van massa en energie - de elektronen leveren: het moet geoxideerd worden.
Aan de andere kant, als A en C metallische soorten zijn, maar C in de ionische vorm (M + ) en A in zijn natuurlijke staat, dan zal de verdringingsreactie alleen plaatsvinden als A actiever is dan C, waardoor de laatste wordt geforceerd om elektronen te accepteren om te reduceren tot hun metallische toestand (M).
Verplaatsing met halogenen
Op dezelfde manier kunnen halogenen (F, Cl, Br, I, At) met elkaar bewegen maar een andere reeks activiteiten volgen. Voor deze neemt de activiteit af naarmate men afdaalt door groep 7A (of 17): I
De volgende reactie vindt bijvoorbeeld van nature plaats:
F 2 (g) + 2NaI (ac) => 2NaF (ac) + I 2 (s)
Deze andere produceert echter geen producten om de redenen die zojuist zijn uitgelegd:
Ik 2 (s) + NaF (ac) => X
In de bovenstaande vergelijking betekent X dat er geen reactie is.
Met deze kennis kan worden voorspeld welk mengsel van halogeenzouten met de zuivere elementen producten oplevert. Als geheugensteun verdringt jodium (een vluchtige paarse vaste stof) geen van de andere halogenen, maar de andere verdringen het in ionische vorm (Na + I - ).
Dubbele
De dubbele verplaatsingsreactie, ook wel de metathesereactie genoemd, wordt als volgt weergegeven:
AB + CD => AD + CB
Deze keer vervangt niet alleen A C, maar ook B vervangt D. Dit type verplaatsing treedt alleen op wanneer oplosbare zoutoplossingen worden gemengd en er een neerslag ontstaat; dat wil zeggen, AD of CB moeten onoplosbaar zijn en sterke elektrostatische interacties hebben.
Wanneer bijvoorbeeld oplossingen van KBr en AgNO 3 worden gemengd , bewegen de vier ionen zich door het medium totdat ze de overeenkomstige paren van de vergelijking vormen:
KBr (aq) + AgNO 3 (aq) => AgBr (s) + KNO 3 (aq)
Ag + en Br - ionen vormen het zilverbromideprecipitaat, terwijl K + en NO 3 - niet kunnen worden gerangschikt om een kristal van kaliumnitraat te vormen.
Zuur-base neutralisatiereactie
Wanneer een zuur wordt geneutraliseerd met een base, treedt een dubbele verplaatsingsreactie op:
HCl (aq) + NaOH (aq) => NaCl (aq) + H 2 O (l)
Hier wordt geen neerslag gevormd, aangezien natriumchloride een zeer oplosbaar zout in water is, maar er treedt een pH-verandering op die zich aanpast tot een waarde dichtbij 7.
Bij de volgende reactie treden echter een verandering in pH en de vorming van een neerslag gelijktijdig op:
H 3 PO 4 (aq) + 3Ca (OH) 2 => Ca 3 (PO 4 ) 2 (s) + 3H 2 O (l)
Calciumfosfaat is onoplosbaar en slaat neer als een witte vaste stof, terwijl fosforzuur wordt geneutraliseerd met calciumhydroxide.
Voorbeelden
Gemakkelijk
Cu (s) + 2AgNO 3 (aq) => Cu (NO 3 ) 2 (aq) + 2Ag (s)
Dit is de beeldreactie van de koperdraad. Als je kijkt naar de reeks chemische activiteiten voor metalen, zul je zien dat koper boven zilver staat, dus het kan het verdringen.
Zn (s) + CuSO 4 (aq) => ZnSO 4 (aq) + Cu (s)
Bij deze andere reactie gebeurt het tegenovergestelde: nu wordt de blauwachtige oplossing van CuSO 4 transparant als het koper neerslaat als een metaal en tegelijkertijd valt het metallische zink uiteen in het oplosbare zinksulfaatzout.
2Al (s) + 3NiBr 2 (ac) => 2AlBr 3 (ac) + 3Ni (s)
Nogmaals, deze reactie vindt plaats omdat aluminium hoger is dan nikkel in de reeks chemische activiteiten.
Sn (s) + H 2 SO 4 (aq) => SnSO 4 (aq) + H 2 (g)
Hier verdringt tin waterstof, hoewel het er in de reeks heel dicht bij staat.
2K (s) + 2H 2 O (l) => 2KOH (aq) + H 2 (g)
Ten slotte zijn die metalen in het hoogste deel van de reeks zo reactief dat ze zelfs de waterstof in de watermoleculen verdringen, waardoor een zeer exotherme (en explosieve) reactie ontstaat.
Dubbele
Zn (NO 3 ) 2 (aq) + 2NaOH (aq) => Zn (OH) 2 (s) + 2NaNO 3 (aq)
Hoewel de base geen zuur neutraliseert, hebben de OH - ionen meer affiniteit voor Zn 2+ dan de NO 3 - ionen ; om deze reden treedt dubbele verplaatsing op.
Cu (NO 3 ) 2 (aq) + Na 2 S (aq) => CuS (s) + 2NaNO 3 (aq)
Deze reactie lijkt erg op de vorige, met het verschil dat beide verbindingen zouten zijn die zijn opgelost in water.
Referenties
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemie. (8e ed.). CENGAGE Leren, p 145-150.
- Toby Hudson. (3 april 2012). Precipitatie van zilver op koper. . Ontleend aan: commons.wikimedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3 mei 2018). Wat is een verplaatsingsreactie in de chemie? Ontleend aan: thoughtco.com
- amrita.olabs.edu.in,. (2011). Enkele verplaatsingsreactie. Genomen uit: amrita.olabs.edu.in
- Byju's. (15 september 2017). Verplaatsingsreacties. Genomen van: byjus.com
- Soorten chemische reacties: enkele en dubbele verplaatsingsreacties. Genomen uit: jsmith.cis.byuh.edu