scienzità: Le reazioni chimiche - reazioni di doppio scambio (formazione di precipitati)

Le reazioni chimiche - reazioni di doppio scambio (formazione di precipitati)

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

3- In questo post prenderemo in considerazione le reazioni di doppio scambio con formazione di precipitati. (in soluzione acquosa)

Si tratta di una pletora di reazioni che però seguono uno schema abbastanza semplice.
Coinvolgono infatti composti chimici che sono ionici o ionizzabili in acqua.
Le più importanti coinvolgono sali e sali, sali e acidi, più raramente sali e idrossidi.

SALI: composti ionici formati da cationi, in genere metallici, e anioni, monoatomici o poliatomici; in soluzione acquosa gli ioni si dissociano e si separano.
ACIDI: composti molecolari che in soluzione acquosa si ionizzano formando ioni H⁺ e anioni monoatomici o poliatomici.
IDROSSIDI: composti ionici che si dissociano in soluzione acquosa formando ioni OH- e cationi monoatomici (o ione ammonio poliatomico). (Queste sono più rare e difficili da realizzare in quanto, a differenza degli acidi, pochi idrossidi sono solubili in acqua)

Quindi quando queste sostanze entrano in soluzione liberano i rispettivi ioni. Una volta liberati gli ioni non appartengono più al composto di partenza ma vanno a costituire un pool disponibile per il doppio scambio.

A- Facciamo un esempio (2 sali solubili che formano un sale insolubile e un sale solubile)

SALE 1 (sol) + SALE 2 (sol) ------> SALE 3 (ins) + SALE 4 (sol)

Metto in soluzione il Bromuro di Zinco, sale solubile in acqua.
L'acqua scioglie il sale dissociando i due ioni

ZnBr₂ (s) ------> Zn⁺⁺ (aq) + 2 Br^-(aq)

Poi metto in soluzione il carbonato di potassio, sale solubile in acqua
L'acqua scioglie il sale dissociando i due ioni

K₂CO₃ (s) ------> 2 K⁺ (aq) + CO₃^--(aq)

Ora in acqua ci sono liberi e vaganti tutti e quattro gli ioni, in continuo movimento e con la possibilità di frequenti contatti tra di loro.
Cosa succede se si incontrano lo ione Potassio e lo ione Bromuro?
Possono associarsi a formare il Bromuro di Potassio KBr
Il Bromuro di Potassio è anch'esso un sale solubile per cui gli ioni vengono nuovamente circondati da molecole di acqua e si separano

Ma cosa succede quando si incontrano invece lo ione Zinco e lo ione Carbonato?
Possono associarsi a formare il Carbonato di Zinco ZnCO3.
Il Carbonato di Zinco è INSOLUBILE in acqua!
Per cui gli agglomerati neoformati escono dalla soluzione e cadono sul fondo del recipiente formando quello che si chiama un precipitato.
Posso raccogliere il Carbonato di Zinco direttamente dal fondo del recipiente.
Gli altri due ioni, il Potassio e il Bromuro restano invece in soluzione da soli e il sale Bromuro di Potassio può essere recuperato solo dopo aver fatto evaporare tutta l'acqua per distillazione.

Riassumendo

ZnBr₂(aq) + K₂CO₃(aq)------> 2 Kbr (aq) + ZnCO₃↓(s)

In questo video (è in spagnolo ma si capisce bene) si ha la formazione di un precipitato per una reazione tra due sali, solfato rameico e solfato ferroso, con idrossido di sodio (che è solubile in acqua). Gli idrossidi ferroso e rameico che si formano sono invece insolubili in acqua e precipitano (in questo caso il termine più preciso è flocculano in quanto restano come fiocchi nella soluzione)

B- Facciamo un esempio (Sale solubile + acido per dare sale insolubile più altro acido)

SALE 1 (sol) + ACIDO 1 (sol) ------> SALE 2 (ins) + ACIDO 2 (sol)

Mettiamo in soluzione e facciamo reagire il Cloruro di Bario, uno dei sali del Bario solubili, con acido Solforico. Si formerà Solfato di Bario insolubile e acido cloridrico

Quando sale e acido entrano in soluzione si dissociano e ionizzano rispettivamente

doppio scambio

C- Facciamo un esempio (Sale solubile + idrossido solubile per dare idrossido insolubile più altro sale solubile - il primo del video)

Quando sale e idrossido entrano in soluzione si dissociano entrambi

doppio scambio

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Quindi l'unica difficoltà di queste reazioni è capire quale dei composti precipita.
Come sempre in chimica possiamo tracciare delle linee generali ma ci sono sempre delle eccezioni.
1- I metalli del primo gruppo e lo ione ammonio formano composti solubili con rare eccezioni, non importa quale sia l'anione.
2- Cloruri, Bromuri, Nitrati e acetati sono quasi tutti solubili
3- Carbonati e solfiti sono quasi tutti INSOLUBILI tranne quelli del punto 1
4- i Solfati sono quasi tutti solubili tranne quelli di Bario e di Rubidio
5- gli acidi sono praticamente tutti solubili tranne l'acido silicico
6- Gli idrossidi sono insolubili tranne quelli del punto 1 e del calcio.
7 - I Solfuri sono in parte solubili e in parte insolubili. Sono solubili in genere quelli del primo e secondo gruppo insolubili gli altri.

A seguire una tabella (in qualsiasi libro di testo ce n'è una)