치환 반응은 모든 된 화학 종의 화합물 내 다른 이동한다. 이 변위는 단순하거나 두 배가 될 수 있습니다. 첫 번째는 변위되는 요소 인 반면 두 번째는 두 화합물 사이에 "쌍"의 변화가 있다는 점에서 다릅니다.
이러한 유형의 반응은 특정 조건에서만 가능합니다. 종 중 하나의 산화수가 0이거나 모두 반드시 이온화되어야합니다. 0의 산화수는 무엇을 의미합니까? 그것은 종이 자연 상태에 있음을 의미합니다.
위의 접근 방식에 대한 매우 예시적인 예는 구리 와이어와 질산은 용액 간의 반응입니다. 구리는 자연 상태의 금속이므로 산화수는 0입니다. 한편, 은의은은 (Ag +1 인 + (NO 거짓 질산 이온과 함께 용해) 3 - ).
금속은 전자를 포기하지만 일부는 다른 것보다 더 활동적입니다. 이것은 모든 금속이 그렇게 쉽게 녹슬지 않는다는 것을 의미합니다. 구리는은보다 더 활동 적이기 때문에 구리선을 덮는은 표면으로 반사되어 자연 상태로 환원되어 전자를 제공합니다 (위 이미지).
변위 반응
단순한
수소와 금속의 변위
상단 이미지는 수소 분자를 강조 표시하는 활동의 감소 순서로 열을 보여줍니다. 이보다 높은 금속은 비산 화성 산 (HCl, HF, H 2 SO 4 등) 에서이를 대체 할 수 있으며 아래에있는 금속은 전혀 반응하지 않습니다.
단순 변위 반응은 다음 일반 방정식으로 설명 할 수 있습니다.
A + BC => AB + C
A는 H 2 분자 또는 다른 금속 일 수있는 C를 대체 합니다. H 2 가 H + 이온 (2H + + 2e - => H 2 ) 의 환원에 의해 형성 되면 , 종 A는-질량과 에너지의 보존으로 인해-전자를 제공해야합니다 : 산화되어야합니다.
반면에 A와 C가 금속 종이지만 C가 이온 형태 (M + )이고 A가 자연 상태이면 변위 반응은 A가 C보다 활성 상태 인 경우에만 발생하여 후자를 강제합니다. 전자를 받아 금속 상태 (M)로 환원합니다.
할로겐으로 변위
같은 방식으로 할로겐 (F, Cl, Br, I, At)은 서로 움직일 수 있지만 다른 일련의 활동을 따릅니다. 이들의 경우 그룹 7A (또는 17)를 통해 내려 가면 활동이 감소합니다. I
예를 들어 다음 반응은 자연스럽게 발생합니다.
F 2 (g) + 2NaI (ac) => 2NaF (ac) + I 2 (s)
그러나 이것은 방금 설명한 이유로 인해 제품을 생산하지 않습니다.
나는 2 (s) + NaF (ac) => X
위의 방정식에서 X는 반응이 없음을 의미합니다.
이 지식으로 어떤 할로겐 염과 순수한 원소의 혼합물이 제품을 생산하는지 예측할 수 있습니다. 니모닉으로, 요오드 (휘발성 보라색 고체) 다른 할로겐 중 하나를 대체하지 않지만, 다른 사람은 때 이온 형태 (나 옮기다을 + I - ).
더블
복분해 반응이라고도하는 이중 치환 반응은 다음과 같이 표현됩니다.
AB + CD => 광고 + CB
이번에는 A가 C를 대체 할뿐만 아니라 B도 D를 대체합니다. 이러한 유형의 대체는 용해성 염 용액이 혼합되고 침전물이 형성 될 때만 발생합니다. 즉, AD 또는 CB는 불용성이어야하며 강한 정전기 상호 작용이 있어야합니다.
예를 들어, KBr 및 AgNO 3 용액을 혼합 할 때 4 개의 이온이 해당 방정식 쌍을 형성 할 때까지 매체를 통해 이동합니다.
KBr (수성) + AgNO 3 (수성) => AgBr (s) + KNO 3 (수성)
AG + 및 브롬은 - 이온 K 동안 실버 브로마이드 석출물을 + 및 NO 3 - 칼륨, 질산 결정을 형성하도록 배치 될 수 없다.
산-염기 중화 반응
산이 염기로 중화되면 이중 치환 반응이 발생합니다.
HCl (수성) + NaOH (수성) => NaCl (수성) + H 2 O (l)
염화나트륨은 물에 매우 용해되는 염이기 때문에 침전물이 형성되지 않지만 pH 변화가 발생하여 7에 가까운 값으로 조정됩니다.
그러나 다음 반응에서는 pH 변화와 침전물 형성이 동시에 발생합니다.
H 3 PO 4 (수성) + 3Ca (OH) 2 => Ca 3 (PO 4 ) 2 (s) + 3H 2 O (l)
인산 칼슘은 불용성으로 백색 고체로 침전되는 반면 인산은 수산화칼슘으로 중화됩니다.
예
단순한
Cu (s) + 2AgNO 3 (aq) => Cu (NO 3 ) 2 (aq) + 2Ag (s)
이것은 구리선의 이미지 반응입니다. 금속에 대한 일련의 화학적 활동을 살펴보면 구리가은보다 높기 때문에이를 대체 할 수 있음을 알 수 있습니다.
Zn (s) + CuSO 4 (aq) => ZnSO 4 (aq) + Cu (s)
이 다른 반응에서는 반대가 발생합니다. 구리가 금속으로 침전됨에 따라 CuSO 4 의 푸른 색 용액 이 투명 해지 면서 동시에 금속 아연이 용해성 황산 아연 염으로 분해됩니다.
2Al (s) + 3NiBr 2 (ac) => 2AlBr 3 (ac) + 3Ni (s)
이 반응은 일련의 화학적 활동에서 알루미늄이 니켈보다 높기 때문에 발생합니다.
Sn (s) + H 2 SO 4 (aq) => SnSO 4 (aq) + H 2 (g)
여기서 주석은 시리즈에서 매우 가깝지만 수소를 대체합니다.
2K (s) + 2H 2 O (l) => 2KOH (aq) + H 2 (g)
마지막으로, 시리즈의 가장 높은 부분에있는 금속은 반응성이 매우 높아 물 분자의 수소조차도 대체하여 매우 발열 (그리고 폭발성) 반응을 일으 킵니다.
더블
Zn (NO 3 ) 2 (aq) + 2NaOH (aq) => Zn (OH) 2 (s) + 2NaNO 3 (aq)
염기는 임의의 산의 OH를 중화하지 않지만 - 이온이 Zn으로 더 연관 2+ 아니오보다 3 - 이온 ; 이러한 이유로 이중 변위가 발생합니다.
Cu (NO 3 ) 2 (aq) + Na 2 S (aq) => CuS (s) + 2NaNO 3 (aq)
이 반응은 두 화합물이 물에 용해 된 염이라는 차이점을 제외하고는 이전 반응과 매우 유사합니다.
참고 문헌
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. 화학. (8 판). CENGAGE Learning, 145-150 쪽.
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- 화학 반응의 유형 : 단일 및 이중 변위 반응. 출처 : jsmith.cis.byuh.edu