Types de réaction à double substitution et exemples



Le double réaction de substitution, double déplacement ou métathèse, est un double échange d'ions entre deux composés, sans aucun de ces oxydants ou réducteurs. C'est l'une des réactions chimiques les plus élémentaires.

Les nouvelles liaisons sont formées par les grandes forces d'attraction électrostatique entre les ions. De même, la réaction favorise la formation d'espèces plus stables, telles que la molécule d'eau, principalement. L'équation chimique générale de la réaction de double substitution est illustrée dans l'image inférieure.

Les composés initiaux AX et BY réagissent en échangeant "leurs partenaires" et forment ainsi deux nouveaux composés: AY et BX. Cette réaction se produit si et seulement si A et Y sont plus liés que A et B, ou si les liens BX sont plus stables que ceux de BY. Comme la réaction est un simple échange d'ions, aucun de ces éléments ne gagne ou ne perd des électrons (réaction redox).

Ainsi, si A est un cation de charge +1 dans le composé AX, il aura la même charge +1 dans le composé AY. La même chose vaut pour le reste des "lettres". Ce type de réaction est le support de réactions acide-base et la formation de précipité.

Index

  • 1 types
    • 1.1 Neutralisation
    • 1.2 Précipitation
  • 2 exemples
    • 2.1 Exemple 1
    • 2.2 Exemple 2
    • 2.3 Exemple 3
    • 2,4 Exemple 4
    • 2.5 Exemple 5
    • 2.6 Exemple 6
    • 2.7 Exemple 7
    • 2.8 Exemple 8
  • 3 références

Types

Neutralisation

Un acide fort réagit avec une base forte pour produire des sels solubles et de l'eau. Lorsque l'un des deux - l'acide ou la base - est faible, le sel produit n'est pas complètement ionisé; c'est-à-dire dans un milieu aqueux capable d'hydrolyse. De même, l'acide ou la base peuvent être neutralisés avec un sel.

Ce qui précède peut encore être représenté par l'équation chimique avec les lettres AXBY. Cependant, l'acidité de Brønsted n'est indiquée que par les ions H+ et OH-, ceux-ci viennent alors représenter les lettres A et Y:

HX + BOH => HOH + BX

Cette équation chimique correspond à la neutralisation, qui est simplement la réaction entre un acide HX et une base BOH pour produire HOH (H2O) et le sel BX, qui peut être soluble ou non dans l'eau.

Votre squelette peut varier en fonction des coefficients stœchiométriques ou de la nature de l'acide (qu'il soit organique ou inorganique).

Les précipitations

Dans ce type de réaction, l'un des produits est insoluble dans le milieu, généralement aqueux, et précipite (le solide se solidifie du reste de la solution).

Le schéma est le suivant: deux composés solubles, AX et BY, sont mélangés, et l'un des produits, AY ou BX, précipite, ce qui dépendra des règles de solubilité:

AX + BY => AY (s) + BX

AX + BY => AY + BX (s)

Dans le cas où AY et BX étaient tous deux insolubles dans l'eau, cette paire d'ions présentant les interactions électrostatiques les plus fortes précipiterait, ce qui peut se refléter quantitativement dans leurs valeurs de constantes de solubilité (Kps).

Cependant, dans la plupart des réactions de précipitation, un sel est soluble et l'autre précipite. Les deux réactions, celle de la neutralisation et celle de la précipitation, peuvent se produire dans le même mélange de substances.

Des exemples

Exemple 1

HCl (ac) + NaOH (ac) => H2O (l) + NaCl (ac)

De quel genre de réaction s'agit-il? L'acide chlorhydrique réagit avec l'hydroxyde de sodium, produisant de l'eau et du chlorure de sodium. Comme le NaCl est très soluble en milieu aqueux et qu'une molécule d'eau a également été formée, la réaction de l'exemple 1 est la neutralisation.

Exemple 2

Cu (NO3)2(ac) + Na2S (ac) => CuS (s) + 2NaNO3(ac)

Dans cette réaction, ni l'ion H n'est présent+ ni le OH-, et la molécule d'eau n'est pas non plus observée sur le côté droit de l'équation chimique.

Le nitrate de cuivre (II) ou le nitrate cuivrique échange des ions avec du sulfure de sodium. Le sulfure de cuivre est insoluble, précipitant, contrairement au nitrate de sodium, le sel soluble.

La solution de Cu (NO3)2 c'est bleu, alors que Na's2S est jaunâtre. Lorsque les deux sont mélangés, les couleurs disparaissent et le CuS précipite, qui est un solide noirâtre.

Exemple 3

CH3COOH (ac) + NaOH (ac) => CH3COONa (ac) + H2O (l)

Encore une fois, il s'agit d'une autre réaction de neutralisation. L'acide acétique réagit avec l'hydroxyde de sodium pour former le sel d'acétate de sodium et une molécule d'eau.

Contrairement à l'exemple 1, l'acétate de sodium n'est pas un sel totalement ionisé, l'anion étant hydrolysé:

CH3COO-(ac) + H2O (l) <=> CH3COOH (ac) + OH-(ac)

Exemple 4

2HI (ac) + CaCO3(s) => H2CO3(ac) + CaI2(ac)

Dans cette réaction - bien qu’elle ne semble pas être neutralisante - l’acide iodhydrique réagit complètement avec le calcaire pour générer de l’acide carbonique et de l’iodure de calcium. En outre, le dégagement de chaleur (réaction exothermique) décompose l'acide carbonique en dioxyde de carbone et en eau:

H2CO3(ac) => CO2(g) + H2O (l)

La réaction globale est comme:

2HI (ac) + CaCO3(s) => CO2(g) + H2O (l) + CaI2(ac)

De même, le carbonate de calcium, le sel basique, neutralise l'acide iodhydrique.

Exemple 5

AgNO3(ac) + NaCl (ac) => AgCl (s) + NaNO3(ac)

Le nitrate d'argent échange des ions avec du chlorure de sodium, formant ainsi le sel insoluble de chlorure d'argent (précipité blanchâtre) et de nitrate de sodium.

Exemple 6

2h3PO4(ac) + 3Ca (OH)2(ac) => 6H2O (l) + Ca3(PO4)2(s)

L'acide phosphorique est neutralisé par l'hydroxyde de calcium, formant ainsi le sel de phosphate de calcium insoluble et six moles de molécules d'eau.

C'est un exemple de réaction de double substitution des deux types: la neutralisation de l'acide et la précipitation d'un sel insoluble.

Exemple 7

K2S (ac) + MgSO4(ac) => K2SO4(ac) + MgS (s)

Le sulfure de potassium réagit avec le sulfate de magnésium, les ions se réunissant en solution2- et Mg2+ pour former le sel de magnésium sel insoluble et le sulfate de potassium sel soluble.

Exemple 8

Na2S (ac) + HCl (ac) → NaCl (ac) + H2S (g)

Le sulfure de sodium neutralise l'acide chlorhydrique, générant du chlorure de sodium et de l'hydrogène sulfuré.

Dans cette réaction, l'eau n'est pas formée (contrairement aux neutralisations les plus courantes), mais la molécule de sulfure d'hydrogène non électrolytique, dont l'odeur des œufs pourris est très désagréable. Le H2S s'échappe de la dissolution sous forme gazeuse et le reste des espèces reste dissous.

Références

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chimie (8ème éd.). CENGAGE Learning, p 150-155.
  2. Quimicas.net (2018). Exemples de double réaction de remplacement. Extrait le 28 mai 2018 de: quimicas.net
  3. Réactions de métathèse. Extrait le 28 mai 2018 de: science.uwaterloo.ca
  4. Khan Academy. (2018). Réactions de remplacement doubles. Récupéré le 28 mai 2018 de: khanacademy.org
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (8 mai 2016). Double définition de la réaction de remplacement. Récupéré le 28 mai 2018 de: thoughtco.com