11.7: Реакції одноразової заміни

Last updated

Oct 25, 2022
Save as PDF
- 11.6: Реакції горіння
- 11.8: Серія діяльності

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Антикварний сервірувальний піднос і глечик з трьома помаранчевими квітами проти білого аркуша. — Малюнок $\PageIndex{1}$ (Кредит: wisteriax; Джерело: https://pixabay.com/photos/still-life-silver-poppies-2312788/(opens в новому вікні); Ліцензія: Pixabay Ліцензія)

Чому срібло темне?

Наведені вище блюдо і глечик є прикладом тьмяності, хімічної реакції, спричиненої, коли метал срібла реагує з сірководневим газом, що утворюється деякими промисловими процесами або в результаті гниття тваринних або рослинних матеріалів:

$2 \ce{Ag} + \ce{H_2S} \rightarrow \ce{Ag_2S} + \ce{H_2}\nonumber$

Потьмяніти можна видалити за допомогою ряду поліролів, але процес також видаляє невелику кількість срібла разом з тьмяністю.

Реакції одномісної заміни

Реакція однозаміщення - це реакція, при якій один елемент замінює аналогічний елемент в з'єднанні. Загальна форма однозаміщає (її ще називають одномісної) реакції є:

$\ce{A} + \ce{BC} \rightarrow \ce{AC} + \ce{B}\nonumber$

У цій загальній реакції елемент $\ce{A}$ є металом і замінює елемент $\ce{B}$ (також метал) в з'єднанні. Коли елемент, який робить заміну, є неметалом, він повинен замінити інший неметал у з'єднанні, і загальне рівняння стає:

$\ce{Y} + \ce{XZ} \rightarrow \ce{XY} + \ce{Z}\nonumber$

(Де $\ce{Y}$ є неметалом і замінює неметал $\ce{Z}$ у з'єднанні з $\ce{X}$ .)

Заміна металу

Магній є більш реактивним металом, ніж мідь. Коли смужка магнієвого металу поміщається у водний розчин нітрату міді (II), вона замінює мідь. Продукти реакції - водний нітрат магнію і твердий метал міді.

$\ce{Mg} \left( s \right) + \ce{Cu(NO_3)_2} \left( aq \right) \rightarrow \ce{Mg(NO_3)_2} \left( aq \right) + \ce{Cu} \left( s \right)\nonumber$

Ця підкатегорія реакцій однозаміщення називається реакцією заміщення металу, оскільки це метал, який замінюється (мідь).

воднева заміна

Багато металів легко реагують з кислотами, і коли вони це роблять, одним з продуктів реакції є газ водень. Цинк вступає в реакцію з соляною кислотою з отриманням водного хлориду цинку і водню (малюнок нижче).

$\ce{Zn} \left( s \right) + 2 \ce{HCl} \left( aq \right) \rightarrow \ce{ZnCl_2} \left( aq \right) + \ce{H_2} \left( g \right)\nonumber$

У реакції заміщення водню водень в кислоті замінюється активним металом.

Цинк метал. — Малюнок $\PageIndex{2}$ : Метал цинку реагує з соляною кислотою, щоб виділяти газ водню в реакції одного витіснення. (Кредит: Користувач: Chemicalinterest/Wikimedia Commons; Джерело: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Zn_reaction_with_HCl.JPG(opens у новому вікні); Ліцензія: Громадське надбання)

Деякі метали настільки реактивні, що здатні замінити водень у воді. Продукти такої реакції - гідроксид металу і газ водню. Всі метали 1 групи піддаються цьому типу реакції. Натрій енергійно реагує з водою з утворенням водного гідроксиду натрію і водню (див. Малюнок нижче).

$2 \ce{Na} \left( s \right) + 2 \ce{H_2O} \left( l \right) \rightarrow 2 \ce{NaOH} \left( aq \right) + \ce{H_2} \left( g \right)\nonumber$

Вибух від реакції металу натрію з водою, яка створює газ водню. — Малюнок $\PageIndex{3}$ : Метал натрію енергійно реагує з водою, виділяючи водневий газ. Великий шматок натрію часто генерує стільки тепла, що водень буде запалюватися. (Кредит: Користувач: Ajhalls/Wikimedia Commons; Джерело: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Large_Sodium_Explosion.jpg(opens у новому вікні); Ліцензія: Громадське надбання)

Заміна галогену

Елемент хлор вступає в реакцію з водним розчином броміду натрію з отриманням водного хлориду натрію і елементарного брому:

$\ce{Cl_2} \left( g \right) + 2 \ce{NaBr} \left( aq \right) \rightarrow 2 \ce{NaCl} \left( aq \right) + \ce{Br_2} \left( l \right)\nonumber$

Реактивність галогенної групи (група 17) знижується зверху вниз всередині групи. Фтор є найбільш реактивним галогеном, в той час як йод - найменше. Оскільки хлор вище брому, він більш реактивний, ніж бром, і може замінити його в реакції заміщення галогену.

Резюме

Ряд активності описує відносну реакційну здатність металів і галогенів.

Рецензія

Що таке реакція заміни металу?
Чи замінить неметал метал?
Який галоген найбільш реактивний?
Які продукти я отримаю, якщо додати в воду металевий калій?