- Reazioni di spostamento
- Semplice
- Spostamento di idrogeno e metalli
- Cilindrata con alogeni
- Doppio
- Reazione di neutralizzazione acido-base
- Esempi
- Semplice
- Doppio
- Riferimenti
Le reazioni di spostamento sono tutte quelle in cui una specie chimica viaggia verso un'altra all'interno di un composto. Questo spostamento può essere semplice o doppio, differendo per il fatto che nel primo è un elemento che viene spostato, mentre nel secondo si ha un cambio di "coppie" tra due composti.
Questi tipi di reazioni sono possibili solo in determinate condizioni: una delle specie deve avere un numero di ossidazione pari a zero o tutte devono essere necessariamente ionizzate. Cosa significa un numero di ossidazione zero? Significa che la specie è nel suo stato naturale.
Un esempio molto illustrativo dell'approccio di cui sopra è la reazione tra un filo di rame e una soluzione di nitrato d'argento. Poiché il rame è un metallo nel suo stato naturale, il suo numero di ossidazione è zero; D'altra parte, quello dell'argento è +1 (Ag + ), che giace disciolto insieme agli ioni nitrato (NO 3 - ).
I metalli cedono gli elettroni, ma alcuni sono più attivi di altri; Ciò significa che non tutti i metalli si arrugginiscono così facilmente. Poiché il rame è più attivo dell'argento, gli dona i suoi elettroni, riducendolo al suo stato naturale, riflesso come una superficie d'argento che copre il filo di rame (immagine sopra).
Reazioni di spostamento
Semplice
Spostamento di idrogeno e metalli
L'immagine in alto mostra una colonna in ordine decrescente di attività, evidenziando la molecola di idrogeno. Quei metalli che sono al di sopra di questo saranno in grado di spostarlo negli acidi non ossidanti (HCl, HF, H 2 SO 4 , ecc.) E quelli che sono al di sotto non reagiranno affatto.
La semplice reazione di spostamento può essere descritta dalla seguente equazione generale:
A + BC => AB + C
A sposta C, che può essere la molecola H 2 o un altro metallo. Se H 2 è formato dalla riduzione degli ioni H + (2H + + 2e - => H 2 ), allora la specie A deve - per la conservazione di massa ed energia - fornire gli elettroni: deve essere ossidato.
D'altra parte, se A e C sono specie metalliche, ma C è nella forma ionica (M + ) e A nel suo stato naturale, allora la reazione di spostamento avverrà solo se A è più attivo di C, costringendo quest'ultimo accettare elettroni per ridurli al loro stato metallico (M).
Cilindrata con alogeni
Allo stesso modo, gli alogeni (F, Cl, Br, I, At) possono muoversi tra loro ma seguendo un'altra serie di attività. Per questi, l'attività diminuisce man mano che si scende attraverso il gruppo 7A (o 17): I.
Ad esempio, la seguente reazione si verifica naturalmente:
F 2 (g) + 2NaI (ac) => 2NaF (ac) + I 2 (s)
Quest'altro però non produce alcun prodotto per i motivi appena spiegati:
Io 2 (s) + NaF (ac) => X
Nell'equazione precedente X significa che non c'è reazione.
Con questa conoscenza, è possibile prevedere quale miscela di sali alogeni con gli elementi puri produce i prodotti. Come mnemonico, lo iodio (un solido viola volatile) non sposta nessuno degli altri alogeni, ma gli altri lo spostano quando sono in forma ionica (Na + I - ).
Doppio
La reazione di doppio spostamento, nota anche come reazione di metatesi, è rappresentata come segue:
AB + CD => AD + CB
Questa volta, non solo A sposta C, ma anche B sposta D. Questo tipo di spostamento si verifica solo quando si mescolano soluzioni saline solubili e si forma un precipitato; cioè, AD o CB devono essere insolubili e avere forti interazioni elettrostatiche.
Ad esempio, quando si mescolano soluzioni di KBr e AgNO 3 , i quattro ioni si muovono attraverso il mezzo fino a formare le coppie corrispondenti dell'equazione:
KBr (aq) + AgNO 3 (aq) => AgBr (s) + KNO 3 (aq)
Gli ioni Ag + e Br - formano il precipitato di bromuro d'argento, mentre K + e NO 3 - non possono essere disposti per formare un cristallo di nitrato di potassio.
Reazione di neutralizzazione acido-base
Quando un acido viene neutralizzato con una base, si verifica una doppia reazione di spostamento:
HCl (aq) + NaOH (aq) => NaCl (aq) + H 2 O (l)
Qui non si forma precipitato, poiché il cloruro di sodio è un sale molto solubile in acqua, ma si verifica un cambiamento di pH, che si regola a un valore vicino a 7.
Tuttavia, nella seguente reazione, si verificano contemporaneamente una variazione del pH e la formazione di un precipitato:
H 3 PO 4 (aq) + 3Ca (OH) 2 => Ca 3 (PO 4 ) 2 (s) + 3H 2 O (l)
Il fosfato di calcio è insolubile, precipitando come un solido bianco, mentre l'acido fosforico viene neutralizzato con idrossido di calcio.
Esempi
Semplice
Cu (s) + 2Ag NO 3 (aq) => Cu (NO 3 ) 2 (aq) + 2Ag (s)
Questa è la reazione dell'immagine del filo di rame. Se guardi la serie di attività chimiche per i metalli, scoprirai che il rame è al di sopra dell'argento, quindi può sostituirlo.
Zn (s) + CuSO 4 (aq) => ZnSO 4 (aq) + Cu (s)
Con quest'altra reazione avviene il contrario: ora la soluzione bluastra di CuSO 4 diventa trasparente poiché il rame precipita come un metallo e, allo stesso tempo, lo zinco metallico si disintegra nel sale solubile di solfato di zinco.
2Al (s) + 3NiBr 2 (ac) => 2AlBr 3 (ac) + 3Ni (s)
Anche in questo caso, questa reazione si verifica perché l'alluminio è superiore al nichel nella serie di attività chimiche.
Sn (s) + H 2 SO 4 (aq) => SnSO 4 (aq) + H 2 (g)
Qui lo stagno sposta l'idrogeno, anche se è molto vicino ad esso nella serie.
2K (s) + 2H 2 O (l) => 2KOH (aq) + H 2 (g)
Infine, quei metalli che si trovano nella parte più alta della serie sono così reattivi da spostare anche l'idrogeno nelle molecole d'acqua, generando una reazione molto esotermica (ed esplosiva).
Doppio
Zn (NO 3 ) 2 (aq) + 2NaOH (aq) => Zn (OH) 2 (s) + 2NaNO 3 (aq)
Sebbene la base non neutralizzi alcun acido, gli ioni OH - hanno più affinità per Zn 2+ rispetto agli ioni NO 3 - ; per questo motivo si verifica un doppio spostamento.
Cu (NO 3 ) 2 (aq) + Na 2 S (aq) => CuS (s) + 2NaNO 3 (aq)
Questa reazione è molto simile alla precedente, con la differenza che entrambi i composti sono sali disciolti in acqua.
Riferimenti
- Whitten, Davis, Peck e Stanley. Chimica. (8 ° ed.). CENGAGE Learning, p 145-150.
- Toby Hudson. (3 aprile 2012). Precipitazione d'argento su rame. . Tratto da: commons.wikimedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3 maggio 2018). Che cos'è una reazione di spostamento in chimica? Tratto da: thoughtco.com
- amrita.olabs.edu.in,. (2011). Reazione di spostamento singolo. Tratto da: amrita.olabs.edu.in
- Byju's. (15 settembre 2017). Reazioni di spostamento. Tratto da: byjus.com
- Tipi di reazioni chimiche: reazioni di spostamento singolo e doppio. Tratto da: jsmith.cis.byuh.edu