二重置換反応は、2 つの反応物がイオンを交換して、同じタイプの化学結合を持つ 2 つの新しい生成物を形成する化学反応の一種です。通常、生成物の 1 つが沈殿物を形成します。二重置換反応は次の形式を取ります:
AB + CD → AD + CB
二重置換反応には、イオン結合または共有結合のいずれかを含む反応物が含まれる場合がありますが、反応のタイプはイオン化合物でより一般的です。酸と塩基は、二重置換反応に関与する場合があります。通常、溶媒は水です。
別名
二重置換反応の他の名前は、二重置換反応、交換反応、または塩メタセシス反応です。二重置換反応は二重分解反応と呼ばれますが、この用語は、一方または両方の反応物質が溶媒に溶解しない場合に使用されます。
二重置換反応の例
二重置換反応の例は、水中での硝酸銀と塩化ナトリウムの反応です。硝酸銀も塩化ナトリウムもイオン化合物です。両方の反応物は、水溶液中でそれらのイオンに溶解します。銀イオンはナトリウムの塩化物イオンを拾い上げて塩化銀を形成し、ナトリウムイオンは硝酸アニオンを拾い上げて硝酸ナトリウムを形成します.反応物と同様に、両方の生成物はイオン化合物です。塩化銀は水への溶解度が低いため、溶液から沈殿します。
AgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO3
もう 1 つの例は、塩化バリウムと硫酸ナトリウムの間の反応で、硫酸バリウムと塩化ナトリウムを形成します。
BaCl2 (aq) + Na2 SO4 (aq) → BaSO4 (s) + 2 NaCl(aq)
すべての反応物と生成物にはイオン結合が含まれています。生成物である硫酸バリウムが溶液から固体として沈殿します。
二重置換反応の見分け方
陽イオンが互いに陰イオンを交換するかどうかを確認することで、化学式の二重置換反応を認識することができます。反応物と生成物の物質の状態がリストされている場合は、1 つの水性生成物 (aq) を生成する 2 つの水溶液間の反応を探します。 ) および沈殿して固体生成物を形成するもの (s ）。反応物がわからないが、それらを混合すると沈殿物が形成される場合は、二重置換反応が疑われます。
反応を視覚的に観察できない場合は、溶解度ルールを使用して、反応物が溶解して沈殿物が形成されるかどうかを予測できます (二重置換反応を示します)。
二重置換反応の種類
二重置換反応には、中和、アルキル化、酸-炭酸塩反応、対イオン交換、沈殿を伴う水性メタセシス (沈殿反応)、および二重分解を伴う水性メタセシス (二重分解反応) など、いくつかのカテゴリがあります。ただし、一般化学で最もよく見られる 2 つのタイプは、中和反応と沈殿反応です。
中和反応は、酸と塩基の間の二重置換反応です。水が銀の場合、反応は通常イオン化合物、つまり塩を生成します。反応物の一方または両方が強酸または強塩基の場合、反応は順方向に進行します。
水とフッ化ナトリウムを形成する水中でのフッ化水素酸と水酸化ナトリウムとの反応は、中和反応の一例です。フッ化水素酸は（自然に）酸ですが、水酸化ナトリウムは塩基です。反応の一般的な形式は次のとおりです。
酸 + 塩基 → 水 + 塩
この場合の反応は次のとおりです。
HF(aq) + NaOH(aq) → H2 O + NaF(aq)
中和反応のもう 1 つの例は、重曹火山における重曹と酢の反応です。この反応は最終的にガス (二酸化炭素) と塩 (炭酸ナトリウム) を生成しますが、最初の中和反応で炭酸 (H2) が生成されます。 CO3 ) および酢酸ナトリウム (NaCH3 COO)
NaHCO3 + CH3 COOH(aq) → H2 CO3 + NaCH3 COO
陽イオンは陰イオンを交換しますが、化合物の式が書かれているため、交換に気付くのは難しいです.反応物と生成物の陰イオンの原子を比較すると、反応が二重置換であることがわかります。
沈殿反応では、2 つの水性イオン化合物が不溶性のイオン生成物を形成します。一例は、硝酸カリウムと（不溶性の）ヨウ化鉛を形成する硝酸鉛（II）とヨウ化カリウムとの反応です。
Pb(NO3 )2 (aq) + 2 KI(aq) → 2 KNO3 (aq) + PbI2 (s)
化学式の後に (s) があるため、沈殿物が生成されていることがわかります。ヨウ化鉛は沈殿物ですが、溶媒 (水) と可溶性の反応物および生成物は、上澄みまたは上澄みと呼ばれます。生成物が溶液から出ると、沈殿物の形成により反応が順方向に進みます。
参考文献
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