scienzità: Le reazioni chimiche - reazioni di doppio scambio (1)

venerdì 3 aprile 2020

Le reazioni chimiche - reazioni di doppio scambio (1)

Altri tipi di reazioni sono trattati nei post precedenti: Le reazioni di sintesi (1) e Le reazioni di sintesi (2) Le reazioni di Decomposizione e le reazioni di scambio semplice

Le reazioni di scambio doppio sono la classe più variegata di reazioni ed è difficile farne una catalogazione esaustiva.
In questo e nel prossimo post ci occuperemo di quelle che ci saranno utili per affrontare le reazioni acido-base.
Faremo prima una panoramica delle reazioni che, a partire da un sale come reagente, possono liberare le anidridi corrispondenti e di quelle che liberano l'ammoniaca.

Poi ci concentreremo sulle reazioni di neutralizzazione e di quelle di precipitazione che hanno uno schema di reazione meno variabile.

Intano stabiliamo, come abbiamo fatto per tutte le precedenti, lo schema generale di una reazione di doppio scambio.

Nelle reazioni di scambio semplice avevamo un single, un elemento, che grazie alla sua maggiore reattività, spostava da un composto un altro elemento e ne prendeva il posto.
L'altro elemento si ritrovava così single alla fine della reazione.

Nel caso delle reazioni di doppio scambio, lo scambio è equo.
REAGENTI: due composti
PRODOTTI: due nuovi composti
(in alcuni casi più di 2 in quanto avvengono contemporaneamente altre trasformazioni chimiche.)
Per quelle che prenderemo noi in considerazione abbiamo comunque due composti come prodotti e due composti come reagenti.

Quindi i composti di partenza si scambiano i partner e formano nuove coppie nei composti finali

1- Reazioni con formazione di gas
In questo caso non viene rispettato (sembra) lo schema di cui sopra. Ad esempio quando gli anioni del sale reagiscono per decomporre gli acidi in anidride e acqua.
Vediamo prima la reazione generale e poi immaginiamo di scomporla nelle due tappe.

A- Reazione dei carbonati con acidi

I carbonati, sali insolubili, possono reagire con gli acidi per restituire un altro sale, l'anidride carbonica allo stato gassoso e acqua.
Vediamo la reazione generale e poi immaginiamo le due tappe.
In questa reazione il carbonato di calcio reagisce con l'acido cloridrico per dare cloruro di calcio, anidride carbonica e acqua.

legenda:
(s) solido
(l) liquido
(aq) in soluzione acquosa

Messa così non sembra una reazione di doppio scambio!

Però immaginiamo che avvenga in due tappe
PRIMA TAPPA: il sale carbonato di calcio e l'acido cloridrico si scambiano i partner per dare il sale cloruro di calcio e l'acido carbonico

Questa in effetti è un doppio scambio!

SECONDA TAPPA: Poi l'acido carbonico può decomporsi per dare anidride carbonica e acqua, restituendo la reazione globale di partenza.

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B- Reazione dei Solfiti con acidi
I Solfiti , sali poco solubili, possono reagire con gli acidi per restituire un altro sale, l'anidride solforosa allo stato gassoso e acqua.

Vediamo un esempio di questa reazione.

Il Solfito di Sodio reagisce con acido Cloridrico per dare Cloruro di Sodio anidride Solforosa e Acqua.

Anche questa possiamo immaginarla in due tappe:
PRIMA TAPPA: Il Solfito di Sodio reagisce con acido Cloridrico per dare Cloruro di Sodio e acido solforoso

Questa in effetti è un doppio scambio!

SECONDA TAPPA: L'Acido Solforoso si decompone in Anidride Solforosa e Acqua restituendo la reazione globale di partenza.

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C- Reazione dei Sali di Ammonio con gli idrossidi

I sali di ammonio contengono il più importante catione poliatomico che possiamo incontrare nei sali: NH₄⁺

Questo ione si forma quando l'ammoniaca NH3, una base debole, reagisce con l'acqua e accetta uno ione H⁺ dall'acqua che forma lo ione Idrossido OH-.
Durante questo tipo di reazioni, in ambiente fortemente basico per la presenza dell'idrossido lo ione NH₄⁺si scompone restituendo lo ione H⁺   all'acqua.

Vediamo un esempio di questa reazione.

Il Cloruro di Ammonio reagisce con l'Idrossido di Potassio per dare Cloruro di Potassio Ammoniaca e Acqua.

Anche questa possiamo immaginarla in due tappe:
PRIMA TAPPA: Il Cloruro di Ammonio reagisce con Idrossido di Potassio per dare Cloruro di Calcio e Idrossido di Ammonio