REAÇÃO DE DUPLA SUBSTITUIÇÃO: TIPOS E EXEMPLOS - QUÍMICA - 2025

A dupla substituição, duplo deslocamento ou reação de metátese é aquela em que ocorre uma dupla troca iônica entre dois compostos, sem que nenhum deles seja oxidado ou reduzido. É uma das reações químicas mais elementares.

As novas ligações são formadas pelas grandes forças de atração eletrostáticas entre os íons. Da mesma forma, a reação favorece a formação das espécies mais estáveis, principalmente a molécula de água. A imagem abaixo ilustra a equação química geral para a reação de dupla substituição.

Os compostos iniciais AX e BY reagem trocando "seus parceiros" e assim formam dois novos compostos: AY e BX. Esta reação ocorre se e somente se A e Y são mais relacionados do que A e B, ou se as ligações BX são mais estáveis ​​do que aquelas de BY. Como a reação é uma simples troca iônica, nenhum íon ganha ou perde elétrons (reação redox).

Assim, se A for um cátion com 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.

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 está completamente ionizado; isto é, em um meio aquoso capaz de hidrólise. Da mesma forma, o ácido ou base pode ser neutralizado com um sal.

O acima pode ser novamente representado pela equação química com as letras AXBY. No entanto, como a acidez de Brønsted é indicada apenas pelos íons H ⁺ e OH ^-, eles passam a representar 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 BOH para produzir HOH (H ₂ O) 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 (se é orgânico ou inorgânico).

Precipitação

Nesse tipo de reação, um dos produtos é insolúvel no meio, geralmente aquoso, e precipita (o sólido sedimenta do restante 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 AY e BX serem insolúveis em água, ocorrerá a precipitação do par de íons que apresenta as interações eletrostáticas mais fortes, que podem ser refletidas 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 (aq) + NaOH (aq) => H ₂ O (l) + NaCl (aq)

Que tipo de reação é essa? O ácido clorídrico reage com o hidróxido de sódio, gerando água e cloreto de sódio como consequência. Como o NaCl é muito solúvel em meio aquoso e também se formou uma molécula de água, a reação do Exemplo 1 é de neutralização.

Exemplo 2

Cu (NO ₃) ₂ (aq) + Na ₂ S (aq) => CuS (s) + ₂ NaNO ₃ (aq)

Nem o íon H ⁺ nem o íon OH ^- estão presentes nesta reação, e nem a molécula de água do lado direito da equação química.

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

A solução de Cu (NO ₃) ₂ é azulada, enquanto a solução de Na ₂ S é amarelada. Quando ambos são misturados, as cores desaparecem e o CuS precipita, que é um sólido enegrecido.

Exemplo 3

CH ₃ COOH (aq) + NaOH (aq) => CH ₃ COONa (aq) + H ₂ O (l)

Novamente, 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:

CH ₃ COO ^- (aq) + H ₂ O (l) <=> CH ₃ COOH (aq) + OH ^- (aq)

Exemplo 4

2HI (aq) + CaCO ₃ (s) => H ₂ CO ₃ (aq) + CaI ₂ (aq)

Nessa reação - que embora não pareça ser uma neutralização - o ácido iodídrico reage completamente com o calcário para gerar ácido carbônico e iodeto de cálcio. Além disso, a evolução do calor (reação exotérmica) decompõe o ácido carbônico em dióxido de carbono e água:

H ₂ CO ₃ (aq) => CO ₂ (g) + H ₂ O (l)

A reação geral é a seguinte:

2HI (aq) + CaCO ₃ (s) => CO ₂ (g) + H ₂ O (l) + CAI ₂ (aq)

Além disso, o carbonato de cálcio, o sal básico, neutraliza o ácido iodídrico.

Exemplo 5

AgNO ₃ (aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO ₃ (aq)

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

Exemplo 6

2H ₃ PO ₄ (aq) + 3Ca (OH) ₂ (aq) => 6H ₂ O (l) + Ca ₃ (PO ₄) ₂ (s)

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

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

Exemplo 7

K ₂ S (aq) + MgSO ₄ (aq) => K ₂ SO ₄ (aq) + MgS (s)

O sulfeto de potássio reage com o sulfato de magnésio, reunindo os íons S ^2– e Mg ²⁺ em solução para formar o sal de sulfeto de magnésio insolúvel e o sal de sulfato de potássio solúvel.

Exemplo 8

Na ₂ S (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H ₂ S (g)

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

Nessa reação, não se forma água (ao contrário das neutralizações mais comuns), mas sim a molécula não eletrolítica de sulfeto de hidrogênio, cujo cheiro de ovo podre é muito desagradável. H ₂ S escapa da solução na forma gasosa e o resto da espécie permanece dissolvido.

Referências

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