واکنش جانشینی دوگانه

واکنش‏های جانشینی دوگانه آن‏ دسته از واکنش‏ها هستند که در آن‏ها ترکیبات واکنش‏دهنده به منظور تشکیل یک ترکیب جدید، تبادل یون های مثبت را با همدیگر انجام می‏دهند.

همه‏ی این واکنش‏ها به محصول نهایی بستگی دارد:

محصول یک واکنش جانشینی دوگانه یک گاز، رسوب و یا آب می‏باشد. با این حال، لازم به ذکر است که اگر همه‏ی واکنش‏ها و محصولات به شکل آبی اتفاق بیفتند، پس به عنوان یک واکنش جانشینی دوگانه در نظر گرفته نمی‏شوند.
واکنش‏های شیمیایی به طور گسترده به چهار نوع طبقه‏بندی می‏گردند که به طور مختصر شامل سنتز، تجزیه، جانشینی یگانه و جانشینی دوگانه می‏باشند. هنگامی که دو عنصر به منظور تشکیل یک ترکیب با هم ترکیب می‏شوند، سنتز نامیده می‏شود. شکستن یک ترکیب به عناصر خود را تجزیه می‏گویند. هنگامی که یک عنصر از یک ترکیب توسط ترکیب دیگر جانشین می‏گردد، به آن واکنش جانشینی یگانه گفته می‏شود.
از طرف دیگر، هنگامی که عناصر دو ترکیب بین همدیگر مبادله می‏گردند، واکنش جانشینی دوگانه نامیده می‏شود. این واکنش ها شامل حنثی سازی، رسوب و واکنش هایی که محصولات آن گازها هستند، می‏باشد. در این جا ما، شما را با تعریق دقیقی از واکنش های جانشینی دوگانه همراه با مثال‏های آن‏ها آشنا می‏کنیم.

تعریف واکنش جانشینی دوگانه

هر واکنش، واکنش دهنده هایی دارد که با همدیگر به منظور تشکیل ترکیباتی که محصول نامیده می‏شوند، واکنش می‏دهند. در بسیاری موارد، واکنش دهنده‏ها ترکیبات هستند. هر یک از ترکیب واکنش دهنده، یک مولکول و یا ترکیب را برای تبادل با مولکول و ترکیب ارائه شده از ترکیبات دیگر به امانت می‏گیرند. آنیون‏ها و کاتیون‏های ترکیبات به منظور واکنش و تشکیل ترکیبات مختلف دیگر، جای خود را تغییر می‏دهند. این نوع از واکنش متاسنتز یا جابجایی دوگانه نیز نامیده می‏شود.
نماینده‏ی استاندارد این نوع معادله به صورت زیر می‏باشد:
UV + XY ➜ UY + XV
این معادله می‏تواند از نظر بارهای یونی به صورت زیر نشان داده شود:
U+V- + X+Y -➜ U+Y- + X+V-
اجازه دهید که ویژگی‏های این نوع از واکنش را با یک معادله‏ی شمییایی که در آن نیترات نقره با سدیم کلرید به منظور تشکیل محصولات حاصله که سدیم نیترات و کلرید نقره می‏باشد، واکنش می‏دهد، را شرح دهیم.
AgNO3 + NaCl ➜ NaNO3 + AgCl
در نماینده‏ی استاندارد، U, V, X, و Y نشان‏دهنده‏ی یک ترکیب یا یک عنصر می‏باشد. در مثال ذکر شده، نیترات نقره شامل نقره و نیترات می‏باشد. نیترات، به نوبه‏ی خود ترکیبی از نیتروژن و اکسیژن می‏باشد. کلرید سدیم حاوی تنها دو عنصر سدیم و کلر می‏باشد.
واکنش‏دهنده‏ها یا ترکیبات واکنش‏دهنده با همدیگر ماهیت یونی دارند. در مثال ذکر شده، کلر و نیترات یون‏های منفی می‏باشند.
آن ها عناصر مبادله کننده با همدیگر می‏باشند. نیترات نقره -NO3 را داده و سدیم کلرید -Cl را می‏دهد. این یون‏ها توسط دو ترکیب مبادله کرده، بنابراین تشکیل سدیم نیترات و کلرید نقره را می‏دهند.
در این‏جا، ما می‏توانیم این واقعیت را مشاهده کنیم که نیترات نقره یک ترکیب حاوی سه عنصر می‏باشد. کل یون -NO3 به اتم سدیم متصل می‏گردد.
در اکثر موارد، واکنش‏دهنده‏های این معادله ها به فرم آبی هستند. با این حال، محصول ممکن است یک رسوب، گاز و یا یک مایع باشد. اگر محصول به دست آمده به فرم گازی و یا جامد باشد، برای جداسازی آسان‏تر می‏باشد.

مثال هایی از واکنش‏های جانشینی دوگانه

واکنش‏های رسوب

در این جا، دو ترکیب واکنش‏دهنده با همدیگر را به منظور تشکیل یک جامد را شرح می‏دهیم.
1# :Pb(NO3)2 (aq) + 2NaI (aq) ➜ PbI2 (s) + 2NaNO3 (aq)
در این واکنش، نیترات سرب با سدیم یدید به منظور تشکیل سرب یدید و سدیم نیترات واکنش می‏دهند. سرب یدید در این مورد رسوب می‏کند.
2#:BaCl2 (aq) + CuSO4 (aq) ➜ BaSO4 (s) + CuCl2 (aq)
در مورد واکنش بالا، باریم کلرید با سولفات مس واکنش می‏دهد. محصول حاصل شامل دو ترکیب می‏باشد: باریم سولفات و کلرید مس. باریم سولفات به فرم جامد بوده و رسوب نامیده می‏شود.
3#:Na2SO4 (aq) + 2BaCl (aq) ➜ Ba2SO4 (s) + 2Nacl (aq(
در این واکنش، سدیم سولفات با باریم کلرید واکنش می‏دهد. محصول تشکیل شده باریم سولفات و سدیم کلرید می‏باشد. باریم سولفات به حالت جامد می‏باشد.

واکنش‏های خنثی‏ سازی

هنگامی که یک اسید با یک باز واکنش می‏دهد، محصول حاصله نمک و آب می‏باشد. این واکنش به نام واکنش خنثی سازی معروف می‏باشد.
: 1# MgS (s) + 2HCI (aq) ➜ MgCl2 (s) + H2S (g)
واکنش بالا را در نظر بگیرید که در آن سدیم هیدروکسید با هیدروکلرید اسید واکنش می‏دهد. محصول حاصل سدیم کلرید و آب می‏باشد. این یک نوع خاص از یک واکنش می‏باشد، زیرا هر دو واکنش دهنده‏ها خورنده هستند، در حالی که محصولات غیر خورنده می‏باشند.

واکنش‏های تشکیل دهنده‏ی محصولات گازی

واکنشی که در آن یک نمک با یک اسید واکنش می‏دهد، محصول حاصله به فرم گازی می‏باشد.
#1: Na2CO3 (aq) + 2 HCl (aq) ➜ 2NaCl (aq) + H2O (l) + CO2 (g)
در این مورد، سدیم کربنات با هیدروکلرید اسید واکنش می‏دهد. ترکیبات حاصله سدیم کلرید، آب و دی اکسید کربن (که به فرم گازی است) می‏باشد.
#2: NH4OH (aq) ➜ NH3 (g) + H2O (l)
در این واکنش، دو اتم هیدروژن با یک اتم اکسیژن به منظور تشکیل یک مولکول آب واکنش می‏دهد. مولکول‏های باقی‏مانده از آمونیوم هیدروکسید به صورت آمونیاک بوده که یک گاز می‏باشد.
: 3#Na2S (aq) + 2 HCl (aq) ➜ H2S (g) + 2NaCl (aq)
در واکنش بالا، سدیم سولفات با هیدروکلرید اسید واکنش می‏دهد. محصولات حاصل گاز هیدروژن سولفات و سدیم کلرید می‏باشد.
یک مثال واقعی ساده از این مفهوم می‏تواند یک دسته‏ی رقص باشد. افراد، شریک رقص خود را بعد از چند دقیقه در طول رقص عوض می‏کنند. به طور مشابه، در این نوع واکنش، آنیون‏ها و کاتیون‏های دو ترکیب واکنش‏دهنده جای خود را بعد از آن که واکنش اتفاق افتاد، با هم مبادله می‏کنند. به منظور خلاصه‏سازی مفهوم یک واکنش جانشینی دوگانه، می‏توان گفت که دو ترکیب عناصر خود را به منظور تشکیل دو ترکیب جدید مبادله می‏کنند.