Τι είναι οι αντιδράσεις μετατόπισης;

Μια αντίδραση μετατόπισης είναι αυτή κατά την οποία ένα στοιχείο ή μια ομάδα εκτοπίζεται από μια χημική ένωση από ένα άλλο στοιχείο ή ομάδα. Σε αντιδράσεις απλής μετατόπισης, όσο πιο δραστικό στοιχείο εκτοπίζει τόσο λιγότερο αντιδραστικό. Σε αντιδράσεις διπλής μετατόπισης, οι οποίες συνήθως λαμβάνουν χώρα μεταξύ υδατικών διαλυμάτων ιοντικών ενώσεων, τα θετικά φορτισμένα κατιόντα και τα αρνητικά φορτισμένα ανιόντα εναλλάσσονται γύρω. Η αντίδραση γενικά προχωρά επειδή ένα από τα προϊόντα είναι αδιάλυτο και καταβυθίζεται ως στερεό ή εξελίσσεται ως αέριο ή επειδή τα αντιδρώντα είναι ένα οξύ και μια βάση, τα οποία θα παράγουν πάντα ένα άλας και νερό.

Οι αντιδράσεις απλής μετατόπισης περιλαμβάνουν την αντικατάσταση ενός μετάλλου σε ένα άλας με ένα πιο δραστικό μέταλλο. Για παράδειγμα, ο σίδηρος θα εκτοπίσει τον χαλκό από ένα διάλυμα θειικού χαλκού επειδή είναι πιο δραστικό: Fe+ CuSO4 -> Cu + FeSO4. Αυτός ο τύπος αντίδρασης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για επιμετάλλωση μετάλλων.

Μέταλλα που είναι πιο δραστικά από το υδρογόνο θα το εκτοπίσουν από τα οξέα. Για παράδειγμα, εάν προστεθεί ψευδάργυρος στο υδροχλωρικό οξύ, η αντίδραση θα παράγει χλωριούχο ψευδάργυρο και υδρογόνο, επειδή ο ψευδάργυρος είναι πιο δραστικός από το υδρογόνο: Zn + 2HCl -> ZnCl2 + H2. Μέταλλα που είναι λιγότερο αντιδραστικά από το υδρογόνο — για παράδειγμα ο χαλκός, ο μόλυβδος, ο άργυρος και ο χρυσός — δεν θα το εκτοπίσουν από ένα οξύ.

Η πολύ γνωστή αντίδραση θερμίτη, στην οποία χρησιμοποιείται κονιοποιημένο αλουμίνιο για να εκτοπίσει ένα μέταλλο από μια ένωση, συνήθως ένα οξείδιο, είναι ένα παράδειγμα αντίδρασης μετατόπισης μεταξύ στερεών. Στην πιο κοινή του μορφή, ο σίδηρος παράγεται από την αντίδραση του αργιλίου με το οξείδιο του σιδήρου III: Fe2O3 + 2Al -> 2Fe + Al2O3. Εκλύεται τόση πολλή θερμότητα που ο σίδηρος απελευθερώνεται ως λευκό καυτό υγρό. Μερικές φορές χρησιμοποιείται ως μέθοδος συγκόλλησης σπασμένων σιδηροτροχιών.

Οι αντιδράσεις μετατόπισης μεταξύ μη μετάλλων είναι επίσης συχνές. Ένα παράδειγμα είναι η μετατόπιση του ιωδίου από ένα ιωδιούχο άλας με χλώριο. Το χλώριο είναι πιο δραστικό από το ιώδιο, επομένως εάν το αέριο χλώριο διοχετευτεί σε διάλυμα ιωδιούχου νατρίου, θα εκτοπίσει το ιώδιο: 2NaI + Cl2 -> 2NaCl + I2. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για τη βιομηχανική παραγωγή ιωδίου.

Παράδειγμα διπλής μετατόπισης είναι η αντίδραση διαλυμάτων χλωριούχου βαρίου και θειικού νατρίου. Όταν αυτά αναμειγνύονται, αντιδρούν για να παράγουν χλωριούχο νάτριο και θειικό βάριο. Το τελευταίο είναι αδιάλυτο και σχηματίζει ίζημα: BaCl2 + Na2SO4 -> BaSO4 + 2NaCl. Το διάλυμα χλωριούχου βαρίου μπορεί επομένως να χρησιμοποιηθεί για τη δοκιμή θειικών ιόντων.
Οι αντιδράσεις οξέος-βάσης είναι μια άλλη μορφή διπλής μετατόπισης. Αυτές είναι επίσης γνωστές ως αντιδράσεις εξουδετέρωσης. Για παράδειγμα, το υδροχλωρικό οξύ και το υδροξείδιο του νατρίου θα αντιδράσουν για να παράγουν χλωριούχο νάτριο και νερό: HCl + NaOH -> NaCl + H2O.