- Les types
- Neutralisation
- Précipitation
- Exemples
- Exemple 1
- Exemple 2
- Exemple 3
- Exemple 4
- Exemple 5
- Exemple 6
- Exemple 7
- Exemple 8
- Références
La réaction de double substitution, double déplacement ou métathèse est celle dans laquelle un double échange d'ions se produit entre deux composés, sans qu'aucun de ceux-ci ne soit oxydé ou réduit. C'est l'une des réactions chimiques les plus élémentaires.
Les nouvelles liaisons sont formées par les grandes forces d'attraction électrostatiques entre les ions. De même, la réaction favorise la formation des espèces les plus stables, principalement la molécule d'eau. L'image ci-dessous illustre l'équation chimique générale de la réaction de double substitution.
Les composés initiaux AX et BY réagissent en échangeant "leurs partenaires" et forment ainsi deux nouveaux composés: AY et BX. Cette réaction se produit si et seulement si A et Y sont plus liés que A et B, ou si les liaisons BX sont plus stables que celles de BY. Puisque la réaction est un simple échange d'ions, aucun ion ne gagne ou ne perd d'électrons (réaction redox).
Ainsi, si A est un cation avec +1 charge dans le composé AX, il aura la même charge +1 dans le composé AY. Il en va de même pour le reste des «lettres». Ce type de réaction est le support des réactions acide-base et de la formation de précipités.
Les types
Neutralisation
Un acide fort réagit avec une base forte pour produire des sels solubles et de l'eau. Lorsque l'un des deux - l'acide ou la base - est faible, le sel produit n'est pas complètement ionisé; c'est-à-dire dans un milieu aqueux susceptible de s'hydrolyser. De même, l'acide ou la base peut être neutralisé avec un sel.
Ce qui précède peut à nouveau être représenté par l'équation chimique avec les lettres AXBY. Cependant, l'acidité de Brønsted n'étant indiquée que par les ions H + et OH -, ceux-ci en viennent alors à représenter les lettres A et Y:
HX + BOH => HOH + BX
Cette équation chimique correspond à la neutralisation, qui est simplement la réaction entre un acide HX et une base BOH pour produire HOH (H 2 O) et le sel BX, soluble ou non dans l'eau.
Son squelette peut varier en fonction des coefficients stoechiométriques ou de la nature de l'acide (s'il est organique ou inorganique).
Précipitation
Dans ce type de réaction, l'un des produits est insoluble dans le milieu, généralement aqueux, et précipite (le solide se dépose du reste de la solution).
Le schéma est le suivant: deux composés solubles, AX et BY, sont mélangés et l'un des produits, AY ou BX, précipite, qui dépendra des règles de solubilité:
AX + BY => AY (s) + BX
AX + BY => AY + BX (s)
Dans le cas où AY et BX sont insolubles dans l'eau, la paire d'ions qui présente les interactions électrostatiques les plus fortes précipitera, ce qui peut être reflété quantitativement dans leurs valeurs de constantes de solubilité (Kps).
Cependant, dans la plupart des réactions de précipitation, un sel est soluble et l'autre précipite. Les deux réactions - neutralisation et précipitation - peuvent se produire dans le même mélange de substances.
Exemples
Exemple 1
HCl (aq) + NaOH (aq) => H 2 O (l) + NaCl (aq)
De quel genre de réaction s'agit-il? L'acide chlorhydrique réagit avec l'hydroxyde de sodium, générant de l'eau et du chlorure de sodium en conséquence. Du fait que le NaCl est très soluble en milieu aqueux et qu'une molécule d'eau s'est également formée, la réaction de l'exemple 1 est une réaction de neutralisation.
Exemple 2
Cu (NO 3) 2 (aq) + Na 2 S (aq) => CuS (s) + 2NaNO 3 (aq)
Ni l'ion H + ni l' ion OH - ne sont présents dans cette réaction, ni la molécule d'eau du côté droit de l'équation chimique.
Le nitrate de cuivre (II), ou nitrate de cuivre, échange des ions avec le sulfure de sodium. Le sulfure de cuivre est insoluble et précipite contrairement au nitrate de sodium, un sel soluble.
La solution de Cu (NO 3) 2 est bleuâtre, tandis que la solution de Na 2 S est jaunâtre. Lorsque les deux sont mélangés, les couleurs disparaissent et le CuS précipite, qui est un solide noirâtre.
Exemple 3
CH 3 COOH (aq) + NaOH (aq) => CH 3 COONa (aq) + H 2 O (l)
Encore une fois, c'est une autre réaction de neutralisation. L'acide acétique réagit avec l'hydroxyde de sodium pour former le sel d'acétate de sodium et une molécule d'eau.
Contrairement à l'exemple 1, l'acétate de sodium n'est pas un sel totalement ionisé, car l'anion est hydrolysé:
CH 3 COO - (aq) + H 2 O (l) <=> CH 3 COOH (aq) + OH - (aq)
Exemple 4
2HI (aq) + CaCO 3 (s) => H 2 CO 3 (aq) + CaI 2 (aq)
Dans cette réaction, qui bien qu'elle ne semble pas être une neutralisation, l'acide iodhydrique réagit complètement avec le calcaire pour générer de l'acide carbonique et de l'iodure de calcium. De plus, le dégagement de chaleur (réaction exothermique) décompose l'acide carbonique en dioxyde de carbone et en eau:
H 2 CO 3 (aq) => CO 2 (g) + H 2 O (l)
La réaction globale est la suivante:
2HI (aq) + CaCO 3 (s) => CO 2 (g) + H 2 O (l) + CaI 2 (aq)
De plus, le carbonate de calcium, le sel basique, neutralise l'acide iodhydrique.
Exemple 5
AgNO 3 (aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO 3 (aq)
Le nitrate d'argent échange des ions avec le chlorure de sodium, formant ainsi le chlorure d'argent insoluble (précipité blanchâtre) et le nitrate de sodium.
Exemple 6
2H 3 PO 4 (aq) + 3Ca (OH) 2 (aq) => 6H 2 O (l) + Ca 3 (PO 4) 2 (s)
L'acide phosphorique est neutralisé par l'hydroxyde de calcium, formant ainsi le sel insoluble de phosphate de calcium et six moles de molécules d'eau.
Voici un exemple de réaction de double substitution des deux types: la neutralisation de l'acide et la précipitation d'un sel insoluble.
Exemple 7
K 2 S (aq) + MgSO 4 (aq) => K 2 SO 4 (aq) + MgS (s)
Le sulfure de potassium réagit avec le sulfate de magnésium, réunissant les ions S 2– et Mg 2+ en solution pour former le sel de sulfure de magnésium insoluble et le sel de sulfate de potassium soluble.
Exemple 8
Na 2 S (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H 2 S (g)
Le sulfure de sodium neutralise l'acide chlorhydrique, générant du chlorure de sodium et du sulfure d'hydrogène.
Dans cette réaction, il ne se forme pas d'eau (contrairement aux neutralisations les plus courantes) mais la molécule non électrolytique de sulfure d'hydrogène, dont l'odeur d'œufs pourris est très désagréable. H 2 S s'échappe de la solution sous forme gazeuse et le reste des espèces reste dissous.
Références
- Whitten, Davis, Peck et Stanley. Chimie. (8e éd.). Apprentissage CENGAGE, p 150-155.
- Quimicas.net (2018). Exemples de réaction de double substitution. Extrait le 28 mai 2018 de: quimicas.net
- Réactions de métathèse. Extrait le 28 mai 2018 de: science.uwaterloo.ca
- Khan Academy. (2018). Réactions de double remplacement. Extrait le 28 mai 2018 de: khanacademy.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (8 mai 2016). Définition de la réaction de double remplacement. Récupéré le 28 mai 2018 de: thinkco.com