Τι είναι οι αντιδράσεις απλής αντικατάστασης και διπλής αντικατάστασης;
Σε αντιδράσεις απλής αντικατάστασης, ένα στοιχείο αντικαθιστά ένα άλλο σε μια χημική ένωση. Στις αντιδράσεις διπλής αντικατάστασης λαμβάνει χώρα η εναλλαγή στοιχείων.
Φανταστείτε μια υποθετική κατάσταση όπου ένα παιδί που λατρεύει το παγωτό βγαίνει με τους δύο φίλους του. Αρχικά, κρατιέται χέρι με τον φίλο Α, αλλά ο φίλος Β σύντομα προσχωρεί στη συνέχεια και προσφέρει το παγωτό του στο παιδί. Ποιανού το χέρι πιστεύεις ότι θα θέλει να κρατήσει τότε; Προφανώς, ο φίλος Β! Τα παιδιά είναι έτσι. Παρασύρονται εύκολα προς τους ανθρώπους που τους προσφέρουν τα πράγματα που αγαπούν. Περιέργως, η χημεία ασχολείται επίσης με αυτούς τους τύπους αλληλεπιδράσεων, που ονομάζονται αντιδράσεις.
Μια χημική αντίδραση σε διαδικασία (Φωτογραφία :Shaiith/Shutterstock)
Μια αντίδραση αντικατάστασης είναι ένας τύπος χημικής αντίδρασης στην οποία ένα στοιχείο αντικαθιστά ένα άλλο σε μια ένωση. Αυτό μπορεί να είναι είτε με τη μορφή μιας απλής αντίδρασης αντικατάστασης είτε μιας αντίδρασης διπλής αντικατάστασης. Σε μια απλή αντίδραση αντικατάστασης, ένα από τα αντιδρώντα είναι πιο δραστικό από το άλλο, γεγονός που οδηγεί στο σχηματισμό ενός προϊόντος που είναι πιο σταθερό. Σε αντιδράσεις διπλής αντικατάστασης, τα στοιχεία αντικαθίστανται και στις δύο αντιδρούσες ενώσεις. Οι αντιδράσεις διπλής αντικατάστασης έχουν επίσης ως αποτέλεσμα το σχηματισμό ενός στερεού προϊόντος, το οποίο ονομάζεται ίζημα.
Πώς όμως γίνονται αυτές οι αντιδράσεις; Ας ρίξουμε μια ματιά!
Τι είναι η αντίδραση αντικατάστασης;
Πριν βουτήξουμε στους υποτύπους, ας εξερευνήσουμε τα βασικά αυτής της αρχής της χημείας. Έχετε δει ποτέ σκουριασμένη σιδερένια ράβδο; Αυτός ο τύπος αντικειμένου είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα χημικής αντίδρασης. Μια διαδικασία κατά την οποία μία ή περισσότερες ουσίες μετατρέπονται σε μία ή περισσότερες διαφορετικές ουσίες ονομάζεται χημική αντίδραση. Οι ουσίες που υφίστανται μεταβολή αναφέρονται ως αντιδρώντα, ενώ αυτές που σχηματίζονται ονομάζονται προϊόντα. Στην περίπτωση της σκουριάς, τα αντιδρώντα μας αντιπροσωπεύονται από σίδηρο και υδρατμούς στον αέρα. Όταν αυτά τα δύο αντιδρούν, σχηματίζουν σκουριά, η οποία αναφέρεται ως το προϊόν μας.
The Chemistry of Rusting (Φωτογραφία:Nasky/Shutterstock)
Ωστόσο, για να ταξινομήσουμε τις αντιδράσεις και να κάνουμε τα πράγματα λίγο πιο εύκολα, το χωρίσαμε σε συγκεκριμένες κατηγορίες. Στις αντιδράσεις αντικατάστασης, πιο δραστικά στοιχεία αντικαθιστούν τα λιγότερο αντιδραστικά στοιχεία μιας ένωσης για να σχηματίσουν ένα σταθερό προϊόν. Αυτές οι αντιδράσεις αντικατάστασης είναι επίσης γνωστές ως αντιδράσεις μετατόπισης.
Τι είναι οι αντιδράσεις μεμονωμένης αντικατάστασης;
Τώρα που ξέρετε τι είναι οι αντιδράσεις αντικατάστασης, ας ρίξουμε μια ματιά σε έναν από τους υποτύπους του. Θεωρήστε την ακόλουθη αντίδραση:A + BC —— B + AC
Εδώ, το Α είναι ένα στοιχείο και το BC είναι μια ένωση, αλλά το Α είναι πιο αντιδραστικό από την ένωση BC. Επομένως, όταν υποστούν μια χημική αντίδραση, το Α θα αντικαταστήσει το Β, καθώς είναι πιο δραστικό, για να σχηματίσει την ένωση AC. Το Β εκδίδεται είτε σε στοιχειακή είτε σε ιοντική μορφή. Μόνο μια μεμονωμένη ένωση υφίσταται αντικατάσταση σε αυτήν την αντίδραση, επομένως ονομάζεται "μονή αντικατάσταση".
Μια διαγραμματική αναπαράσταση της αντίδρασης μεμονωμένης αντικατάστασης (Προσφορά φωτογραφίας :Inna Bigun/Shutterstock)
Για να το κατανοήσουμε καλύτερα, ας εξετάσουμε τα ακόλουθα παραδείγματα:
Zn + CuCl2 —— ZnCl2 + Cu
Αυτή η αντίδραση ταιριάζει εύκολα με την παραπάνω εξήγηση. Ο ψευδάργυρος είναι πιο αντιδραστικός από τον χαλκό. Έτσι, όταν προστίθεται σε διάλυμα χλωριούχου χαλκού, αντικαθιστά τον χαλκό και σχηματίζει χλωριούχο ψευδάργυρο. Ο χαλκός εκδίδεται σε ιοντική μορφή. Αυτή η αντίδραση είναι επίσης ένα εξαιρετικό παράδειγμα κατιονικής αντικατάστασης . Το λέμε αυτό επειδή το ιόν που αντικαθιστά έχει θετικό φορτίο, δηλ. 2+. Ως εκ τούτου, είναι ένα κατιόν.
Br2 + 2KI —— 2KBr + I2
Ομοίως, όταν το βρώμιο προστίθεται σε ένα διάλυμα ιωδιούχου καλίου, αντικαθιστά τη θέση του ιωδίου στην ένωση. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται βρωμιούχο κάλιο, ενώ εκλύεται ένα μόριο ιωδίου. Αυτή η αντίδραση λαμβάνει χώρα επειδή το βρώμιο είναι πιο αντιδραστικό από το ιώδιο, γι' αυτό και το αντικαθιστά. Επειδή τα ιόντα αντικατάστασης έχουν αρνητικό φορτίο, αυτή η αντίδραση είναι ένα παράδειγμα ανιονικής αντικατάστασης .
Τι είναι οι αντιδράσεις διπλής αντικατάστασης;
Ο ευκολότερος τρόπος για να κατανοήσετε μια αντίδραση διπλής αντικατάστασης είναι να θυμάστε τον όρο «ανταλλαγή συνεργατών». Σε διπλή αντικατάσταση, τα στοιχεία αντικαθίστανται και στις δύο αντιδρούσες ενώσεις. Εδώ, μέρη δύο ιοντικών ενώσεων ανταλλάσσονται, δημιουργώντας δύο νέες ενώσεις. Ας εξετάσουμε την ακόλουθη αντίδραση:AB + CD —— AC + BD
Εδώ, τα στοιχεία στις αντιδρώντες ενώσεις ανταλλάσσουν τους εταίρους τους. Στο προϊόν, το Α συνδυάζεται με το Γ, ενώ το Β συνδυάζεται με το Δ. Επειδή η αντικατάσταση γίνεται σε δύο σημεία, αναφέρεται ως διπλή αντικατάσταση. Οι αντιδράσεις διπλής αντικατάστασης ονομάζονται επίσης αντιδράσεις μετάθεσης ή διπλής μετατόπισης. Συνήθως, σε αυτές τις αντιδράσεις, όταν συνδυάζονται υδατικά διαλύματα, σχηματίζεται επίσης ένα στερεό προϊόν. Αυτό το προϊόν αναφέρεται ως ίζημα και η αντίδραση ονομάζεται αντίδραση καθίζησης.
Για παράδειγμα, ρίξτε μια ματιά σε αυτήν την αντίδραση:
AgNO3 (υδατ.) + NaCl (υδατ.) —— AgCl (s) + NaNO3 (υδατ.)
Όταν ένα υδατικό διάλυμα νιτρικού αργύρου αναμιγνύεται με ένα υδατικό διάλυμα χλωριούχου νατρίου, καταλήγει στο σχηματισμό ενός διαλύματος νιτρικού νατρίου, ενώ ο χλωριούχος άργυρος καθιζάνει. Μπορεί κανείς εύκολα να δει ότι στοιχεία έχουν αντικατασταθεί και στις δύο αντιδρούσες ενώσεις.
Μια διαγραμματική αναπαράσταση της αντίδρασης διπλής αντικατάστασης (Πιστωτική φωτογραφία :Inna Bigun/Shutterstock)
Συνοψίζοντας, σε αντιδράσεις απλής αντικατάστασης, το πιο δραστικό στοιχείο αντικαθιστά μια λιγότερο δραστική ένωση. Από την άλλη πλευρά, σε αντιδράσεις διπλής αντικατάστασης, και οι δύο αντιδρώντες ενώσεις ανταλλάσσουν εταίρους και καταλήγουν να σχηματίζουν εντελώς νέες ενώσεις!
