Tipos de reação de substituição dupla e exemplos

O reação de dupla substituição, duplo deslocamento ou metátese, é aquele em que ocorre uma dupla troca de íons entre dois compostos, sem que nenhum deles seja oxidante ou redutor. É uma das reações químicas mais elementares.

As novas ligações são formadas pelas grandes forças de atração eletrostática entre os íons. Da mesma forma, a reação favorece a formação de espécies mais estáveis, como a molécula de água, principalmente. A equação química geral para a reação de substituição dupla é ilustrada na imagem inferior.

Os compostos iniciais AX e BY reagem trocando "seus parceiros" e assim formam dois novos compostos: AY e BX. Essa reação ocorre se e somente se A e Y estão mais relacionados que A e B, ou se os links BX são mais estáveis ​​que os de BY. Como a reação é uma simples troca de íons, nenhum desses ganhos ou perdas de elétrons (reação redox).

Assim, se A é um cátion de carga +1 no composto AX, ele terá a mesma carga +1 no composto AY. O mesmo vale para o resto das "cartas". Este tipo de reação é o suporte de reações ácido-base e formação de precipitados.

Índice

• 1 tipos
  • 1.1 Neutralização
  • 1.2 Precipitação
• 2 exemplos
  • 2.1 Exemplo 1
  • 2.2 Exemplo 2
  • 2.3 Exemplo 3
  • 2.4 Exemplo 4
  • 2.5 Exemplo 5
  • 2.6 Exemplo 6
  • 2,7 Exemplo 7
  • 2,8 Exemplo 8
• 3 referências

Tipos

Neutralização

Um ácido forte reage com uma base forte para produzir sais solúveis e água. Quando um dos dois - o ácido ou a base - é fraco, o sal produzido não é completamente ionizado; isto é, num meio aquoso capaz de hidrólise. Da mesma forma, o ácido ou a base podem ser neutralizados com um sal.

O acima pode ser novamente representado pela equação química com as letras AXBY. No entanto, uma vez que a acidez de Brønsted é indicada apenas pelos íons H⁺ e OH^-, estes vêm a representar então as letras A e Y:

HX + BOH => HOH + BX

Esta equação química corresponde à neutralização, que é simplesmente a reação entre um ácido HX e uma base de BOH para produzir HOH (H₂O) e o sal BX, que pode ou não ser solúvel em água.

Seu esqueleto pode variar de acordo com os coeficientes estequiométricos ou a natureza do ácido (orgânico ou inorgânico).

Precipitação

Neste tipo de reacção, um dos produtos é insolúvel no meio, geralmente aquoso, e precipita (o sólido solidifica a partir do resto da solução).

O esquema é o seguinte: dois compostos solúveis, AX e BY, são misturados, e um dos produtos, AY ou BX, precipita, o que dependerá das regras de solubilidade:

AX + BY => AY (s) + BX

AX + BY => AY + BX (s)

No caso de ambos, AY e BX serem insolúveis em água, esse par de íons que exibem as mais fortes interações eletrostáticas irá precipitar, o que pode ser refletido quantitativamente em seus valores de constantes de solubilidade (Kps).

No entanto, na maioria das reações de precipitação, um sal é solúvel e o outro precipita. Ambas as reações - neutralização e precipitação - podem ocorrer na mesma mistura de substâncias.

Exemplos

Exemplo 1

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

Que tipo de reação é essa? O ácido clorídrico reage com o hidróxido de sódio, resultando em água e cloreto de sódio. Como o NaCl é muito solúvel em meio aquoso, e uma molécula de água também foi formada, a reação do exemplo 1 é a neutralização.

Exemplo 2

Cu (NÃO₃)₂(ac) + Na₂S (ac) => CuS (s) + 2NaNO₃(ac)

Nesta reação, nem o íon H está presente⁺ nem o OH^-e a molécula de água também não é observada no lado direito da equação química.

O nitrato de cobre (II), ou nitrato cúprico, troca íons com sulfeto de sódio. O sulfureto de cobre é insolúvel, precipitando, ao contrário do nitrato de sódio, sal solúvel.

A solução de Cu (NO₃)₂ é azul, enquanto Na₂S é amarelado. Quando ambos são misturados, as cores desaparecem e o CuS precipita, que é um sólido enegrecido.

Exemplo 3

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

Mais uma vez, esta é outra reação de neutralização. O ácido acético reage com o hidróxido de sódio para formar o sal de acetato de sódio e uma molécula de água.

Ao contrário do exemplo 1, o acetato de sódio não é um sal totalmente ionizado, uma vez que o ânion é hidrolisado:

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

Exemplo 4

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

Nesta reação - embora não pareça ser neutralizante - o ácido iodídrico reage completamente com o calcário para gerar ácido carbônico e iodeto de cálcio. Além disso, a liberação de calor (reação exotérmica) decompõe o ácido carbônico em dióxido de carbono e água:

H₂CO₃(ac) => CO₂(g) + H₂O (l)

A reação geral é como:

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

Da mesma forma, o carbonato de cálcio, o sal básico, neutraliza o ácido iodídrico.

Exemplo 5

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

O nitrato de prata troca iões com cloreto de sódio, formando assim o sal insolúvel de cloreto de prata (precipitado esbranquiçado) e nitrato de sódio.

Exemplo 6

2H₃PO₄(ac) + 3Ca (OH)₂(ac) => 6H₂O (l) + Ca₃(PO₄)₂(s)

O ácido fosfórico é neutralizado pelo hidróxido de cálcio, formando assim o sal de fosfato de cálcio insolúvel e seis moles de moléculas de água.

Este é um exemplo de uma reação de dupla substituição de ambos os tipos: a neutralização do ácido e a precipitação de um sal insolúvel.

Exemplo 7

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

Sulfureto de potássio reage com sulfato de magnésio, os íons S se encontrando em solução^2- e Mg²⁺ para formar o sulfeto de magnésio sal insolúvel e o sulfato de potássio sal solúvel.

Exemplo 8

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

Sulfureto de sódio neutraliza o ácido clorídrico, gerando cloreto de sódio e sulfeto de hidrogênio.

Nesta reação, a água não é formada (diferentemente das neutralizações mais comuns), mas a molécula não-eletrolítica de sulfeto de hidrogênio, cujo odor de ovos podres é muito desagradável. O H₂S escapa da dissolução na forma gasosa e o resto das espécies permanece dissolvido.

Referências

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Química (8a ed.). CENGAGE Learning, p 150-155.
2. Quimicas.net (2018). Exemplos de reação de substituição dupla. Retirado 28 de maio de 2018, de: quimicas.net
3. Reações de metátese. Retirado em 28 de maio de 2018, de: science.uwaterloo.ca
4. Khan Academy. (2018) Reações de substituição duplas. Retirado em 28 de maio de 2018, de: khanacademy.org
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (8 de maio de 2016). Definição de reação de substituição dupla. Retirado em 28 de maio de 2018, de: thoughtco.com