ماهو تفاعل الاستبدال الكيميائي المزدوج

التفاعل المزدوج للاستبدال هو تفاعل كيميائي يتم فيه تبادل مركبين أيونيين مختلفين لتشكيل مركبين جديدين يحتويان على نفس الأيونات، ويشار إلى هذا النوع من التفاعلات بالتفاعلات المزدوجة للاستبدال أو تفاعلات الإزاحة المزدوجة أو تفاعلات metathesis، ويشمل هذا النوع من التفاعلات التحييد والترسيب وتكوين الغاز.

ردود الفعل الكيميائي المزدوجة

يحدث تفاعل الاستبدال عندما يتم تبادل مواقع العناصر في المركبات، ويشمل هذا التفاعل الأيونات (نسخ ذرات مشحونة كهربائيا) والمركبات الأيونية، والتي تحتفظ فيها بالأيونات الموجبة من المعادن والأيونات السالبة من اللافلزات معا بواسطة الروابط الأيونية، وعموما، يتم استبدال العنصر الأكثر تفاعلا بالعنصر الأقل تفاعلا، ويتم تحرير العنصر الأقل تفاعلا من المركب.

تأخذ ردود الفعل المزدوجة الشكل:

A B-   C D- → A D-   C B
في هذا النوع من التفاعل، يتبادل الكاتيونات الشحنة الموجبة والأنيونات ذات الشحنة السالبة في المفاعلات أماكنها بشكل متبادل (إزاحة مزدوجة) لتشكيل منتجين جديدين، ويطلق عليه أيضًا اسم تفاعل metathesis أو تفاعل استبدال مزدوج.

أمثلة على تفاعلات الاستبدال المزدوجة

ردة الفعل :

AgNO3   NaCl → AgCl   NaNO3

يتضمن رد الفعل المزدوج استبدال أيون النتريت بأيون كلوريد الصوديوم، ومثال آخر هو تفاعل كبريتيد الصوديوم مع حمض الهيدروكلوريك لتكوين كلوريد الصوديوم وكبريتيد الهيدروجين

Na2S   HCl → NaCl   H2S

أنواع تفاعلات النزوح المزدوج

هناك ثلاث فئات من تفاعلات  metathesis: عمليات التحييد والترسيب وتفاعلات تكوين الغاز.

تفاعل المعادلة

تفاعل المعادلة هو تفاعل حمض-قاعدة يؤدي إلى إنتاج محلول ذو درجة حموضة محايدة.

تفاعل الترسيب

تفاعل الترسيب هو تفاعل بين مركبين ينتج عنه صلب يسمى راسب، وهذا الراسب قابل للذوبان بشكل طفيف أو غير قابل للذوبان في الماء.

تفاعل تكوين الغاز

تكون عملية تكوين الغاز هي التي تنتج الغاز كمنتج، كما في المثال السابق حيث تم إنتاج كبريتيد الهيدروجين من خلال عملية تفاعل تكوين الغاز.

تفاعلات الترسيب والتحييد

عادةً ما يكون تعرف تفاعلات الاستبدال المزدوجة أمرًا بسيطًا إلى حد ما، حيث يمكن التعرف على النمط وتوقع إمكانية حدوث التفاعل بسهولة، وذلك يساعد على التعرف على بعض الأنواع الشائعة من تفاعلات الاستبدال المزدوجة.

تفاعل الترسيب

هو عندما يشكل مركبان أيونيان مائيان مركبًا أيونيًا جديدًا ، غير قابل للذوبان في الماء ، أحد الأمثلة هو التفاعل بين نترات الرصاص (II) ، ويوديد البوتاسيوم ، فكلا المركبين عبارة عن مواد صلبة بيضاء ، ويمكن إذابتها في الماء ، لعمل حلول واضحة عديمة اللون ، وعند دمج الحلين الواضحين ، تحصل على رد الفعل التالي :

Pb(NO)2(aq)+2KI(aq)→ 2KNO3​(aq)+PbI2​(s)

تم صنع مادة صلبة ذهبية جميلة هنا، باستخدام حلين واضحين.

ويسمى مركب المنتج غير القابل للذوبان الراسب ، وتسمى مكونات المذيب والمذابة في التفاعل المادة الطافية أو الطافية ، كما يمكننا استخدام قواعد الذوبان للتنبؤ ، بما إذا كان رد فعل هطول الأمطار سيحدث ، وتشكيل راسب صلب هو القوة الدافعة ، التي تجعل رد الفعل يمضي في الاتجاه الأمامي.

تفاعلات التحييد

تعد تفاعلات التحييد نوعًا من تفاعلات الاستبدال المزدوج الذي يحدث بين الحمض والقاعدة، وفيما يلي مثال على رد فعل معادل لتفاعل التحييد

HF(aq)+NaOH(aq) →H2​O+NaF(aq)

acid+base→H2​O+salt

ينتج تفاعل التحييد المائي بشكل عام الماء ، ومركب أيوني جديد يسمى أيضًا الملح ، وأصعب جزء في تحديد تفاعل معادلة ، هو إدراك أن لديك حمض ، وقاعدة للمواد المتفاعلة ، فبمجرد أن تعرف أن لديك رد فعل معادل ، يمكنك بشكل عام ، توقع حدوث التفاعل في الاتجاه الأمامي ، طالما كان لديك حمض قوي و / أو قاعدة قوية كمفاعل.

تفاعلات الاستبدال الكيميائي المفردة

يحدث تفاعل الاستبدال عندما يستبدل عنصر واحد بآخر في مركب واحد، وتكون المواد الأولية دائمًا عناصراً نقية مثل معدن الزنك النقي أو غاز الهيدروجين، بالإضافة إلى مركب مائي. وعندما يحدث تفاعل الاستبدال، يتم إنشاء مركب مائي جديد وعنصر نقي مختلف كمنتجات.

يتميز نمط التفاعل بالاستبدال بوجود معادلة عامة تصف هذا النوع من التفاعل كما يلي:

 A + BC → B + AC

في هذه المعادلة ، يُمثِّل A العنصر الأكثر تفاعلية ، ويُمثِّل BC المركب الأصلي ، وأثناء التفاعل يَحُل A محل B ، ويتشكل مركب المنتج AC ، ويُطلَق العنصر الأقل تفاعلًا B.

من أمثلة التفاعلات الاستبدالية هو تفاعل البوتاسيوم (K) مع الماء (H2O) لتكوين مركب صلب عديم اللون يسمى هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) وتحرر غاز الهيدروجين (H2) ومعادلة التفاعل كالتالي:

    2K + 2H2O → 2KOH + H2

يحل أيون البوتاسيوم محل إحدى ذرات الهيدروجين في جزيء الماء في هذا التفاعل، والبوتاسيوم هو معدن قلوي من المجموعة 1 وشديد التفاعل، لذلك يكون تفاعله مع الماء متفجرًا.

كيف تختلف تفاعلات الاستبدال الفردية والمزدوجة

إحدى الطرق التي تختلف فيها هي أن تفاعل الاستبدال الواحد يتضمن مركبًا متفاعلا واحدًا، بينما يتضمن تفاعل الاستبدال المزدوج مركبين متفاعلين.