Hispanopedia WikiUna reacción de desplazamiento simple , también conocida como reacción de sustitución simple o reacción de intercambio , es un tipo de reacción química en la que un elemento o ligando es reemplazado por un átomo o grupo. [ 1 ] [ 2 ]
Se puede representar de forma genérica como:
donde o
- yson diferentes metales (o cualquier elemento que forme cationes como el hidrógeno) yes un anión ; [ 2 ] o
Esto ocurrirá con mayor frecuencia sies más reactivo que, lo que da como resultado un producto más estable. En ese caso, la reacción es exergónica y espontánea.
En el primer caso, cuandoyson metales,ySuelen ser compuestos acuosos (o muy raramente en estado fundido) yes un ion espectador (es decir, permanece sin cambios). [ 1 ]
En la serie de reactividad , los metales con mayor propensión a donar sus electrones para reaccionar se enumeran primero, seguidos de los menos reactivos. Por lo tanto, un metal que se encuentre más arriba en la lista puede desplazar a cualquier otro que se encuentre más abajo. Aquí hay una versión condensada de la misma: [ 1 ]
- (El hidrógeno, el carbono y el amonio —marcados en gris— no son metales).
![{\displaystyle {\mathrm {K} }>{\mathrm {Na} }>{\mathrm {Ca} }>{\mathrm {Mg} }>{\mathrm {Al} }>{\color {gris}{\mathrm {C} }}>{\mathrm {Zn} }>{\mathrm {Fe} }>{\color {gris}{\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{\vphantom {A}}^{+}}}>{\color {gris}{\mathrm {H} {\vphantom {A}}^{+}}}>{\mathrm {Cu} }>{\mathrm {Ag} }>{\mathrm {Au} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/6042aa4db6677c9c84f4aa13b52acdd3ceef9d32)
De manera similar, los halógenos con mayor propensión a adquirir electrones son los más reactivos. La serie de actividad para los halógenos es: [ 1 ] [ 2 ]
![{\displaystyle {\mathrm {F} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{>}\mathrm {Cl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{>}\mathrm {Br} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{>}\mathrm {I} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9662e3c9cbf48c454aa52448fe93a75fd9ebf001)
Debido a la naturaleza de estado libre deyLas reacciones de desplazamiento simple también son reacciones redox , que implican la transferencia de electrones de un reactivo a otro. [ 3 ] Cuandoyson metales,siempre está oxidado ysiempre se reduce. Dado que los halógenos prefieren ganar electrones,se reduce (dea) yse oxida (de a).
Sustitución de cationes
Aquí un catión reemplaza a otro:
(El elemento A ha sustituido al elemento B en el compuesto BC para formar un nuevo compuesto AC y el elemento B libre).
Algunos ejemplos son:
- (Vitriolo azul) ____ (Vitriolo verde)
![{\displaystyle {\mathrm {Fe} {}+{}\mathrm {CuSO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {FeSO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}\mathrm {Cu} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/866c12753dee73c342ca0e38bb81737a8e4ecb30)
- (Vitriolo azul) ___ (Vitriolo blanco)
![{\displaystyle {\mathrm {Zn} {}+{}\mathrm {CuSO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {ZnSO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}\mathrm {Cu} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ed59e13878cab9b2422d659ea1271e381b58b6fc)
- (Vitriol verde) (Vitriol blanco)
![{\displaystyle {\mathrm {Zn} {}+{}\mathrm {FeSO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {ZnSO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}\mathrm {Fe} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e02805dff482cb5036053ffc83259de1c0855aa5)
Estas reacciones son exotérmicas y el aumento de temperatura suele estar en el orden de la reactividad de los diferentes metales. [ 4 ]
Si el reactivo en forma elemental no es el metal más reactivo , entonces no ocurrirá ninguna reacción. Algunos ejemplos de esto serían los opuestos.
- Sin reacción
![{\displaystyle {\mathrm {Fe} {}+{}\mathrm {ZnSO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d3a300b4bd8ffbc9f7b42d7def694b8886e700ec)
reemplazo de aniones
Aquí un anión reemplaza a otro:
(El elemento A ha sustituido al elemento B en el compuesto CB para formar un nuevo compuesto CA y el elemento B libre).
Algunos ejemplos son:
![{\displaystyle {\mathrm {Cl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}2\,\mathrm {NaBr} {}\mathrm {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {NaCl} {}+{}\mathrm {Br} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8ba0005e4cd7c8b8aa14296506b8484b912fbf81)
![{\displaystyle {\mathrm {Br} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}2\,\mathrm {KI} {}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {KBr} {}+{}\mathrm {I} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{\mskip {2mu}}(\mathrm {v} )}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ea58068bbd1b129f3bc676fe05a6349d31c7c82d)
![{\displaystyle {\mathrm {Cl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {S} {}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {HCl} {}+{}\mathrm {S} {\mskip {2mu}}(\mathrm {v} )}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/08f1c168249373d9ca66cfee46b2523d61801d1a)
Una vez más, el halógeno menos reactivo no puede reemplazar al halógeno más reactivo:
- ninguna reacción
![{\displaystyle {\mathrm {I} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}2\,\mathrm {KBr} {}\mathrel {\longrightarrow } {}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f4fb1e08fa2717e47c9afe94634ec934dcfa9df4)
Reacciones comunes
Reacción metal-ácido
Los metales reaccionan con los ácidos para formar sales e hidrógeno gaseoso.
- [ 2 ]
![{\displaystyle {\mathrm {Zn} {\mskip {2mu}}(\mathrm {s} ){}+{}2\,\mathrm {HCl} {\mskip {2mu}}(\mathrm {aq} ){}\mathrm {\longrightarrow } {}\mathrm {ZnCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{\mskip {2mu}}(\mathrm {aq} ){}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9b8dc4e15219ee1f10a5a359b26d9226e78a20af)
Sin embargo, los metales menos reactivos no pueden desplazar el hidrógeno de los ácidos. (Aunque sí pueden reaccionar con ácidos oxidantes).
- Ninguna reacción
Reacción entre metal y agua
Los metales reaccionan con el agua para formar óxidos metálicos e hidrógeno gaseoso. Los óxidos metálicos se disuelven posteriormente en agua para formar álcalis.
![{\displaystyle {\mathrm {Fe} {\mskip {2mu}}(\mathrm {s} ){}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\mskip {2mu}}(\mathrm {g} ){}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {FeO} {\mskip {2mu}}(\mathrm {s} ){}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/327dd757736ba67a136141c92a6d4c653b44bcd7)
![{\displaystyle {\mathrm {Ca} {\mskip {2mu}}(\mathrm {s} ){}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\mskip {2mu}}(\mathrm {l} ){}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Ca} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{\mskip {2mu}}(\mathrm {aq} ){}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/37361f874500d460f2acfbf92f65939462dffc18)
La reacción puede ser extremadamente violenta con metales alcalinos, ya que el gas hidrógeno se incendia. [ 2 ]
Los metales como el oro y la plata, que se encuentran por debajo del hidrógeno en la serie de reactividad, no reaccionan con el agua.
Extracción de metales
El coque o metales más reactivos se utilizan para reducir metales mediante carbono a partir de sus óxidos metálicos, [ 5 ] como en la reacción carbotérmica del óxido de zinc ( zincita ) para producir zinc metálico:
y el uso de aluminio para producir manganeso a partir de dióxido de manganeso :
![{\displaystyle {3\,\mathrm {MnO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}4\,\mathrm {Al} {}\mathrel {\longrightarrow } {}3\,\mathrm {Mn} {}+{}2\,\mathrm {Al} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8a73f7d789b6a79725c698898c2d6db1972eecb6)
Estas reacciones también se utilizan en la extracción de boro, silicio, titanio y tungsteno.
![{\displaystyle {3\,\mathrm {SiO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}4\,\mathrm {Al} {}\mathrm {\longrightarrow } {}3\,\mathrm {Si} {}+{}2\,\mathrm {Al} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9d0f97cc867e8f7dca9354be96aa14479fe7dd75)
![{\displaystyle {\mathrm {B} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}3\,\mathrm {Mg} {}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {B} {}+{}3\,\mathrm {MgO} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2f1e4844322ef5a2e3f047f1d792a5065d725bef)
![{\displaystyle {\mathrm {TiCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}2\,\mathrm {Mg} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Ti} {}+{}2\,\mathrm {MgCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1043c1b879fdeda84f4c1a5c47509fa646b7e02a)
![{\displaystyle {\mathrm {WF} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{6}}{}+{}3\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {W} {}+{}6\,\mathrm {HF} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/6a53808a6a54968daf3c792b6be9794c336b2b29)
Reacción termita
El uso de metales altamente reactivos como agentes reductores produce reacciones exotérmicas que funden el metal resultante. Esto se utiliza para soldar vías férreas. [ 5 ]
![{\displaystyle {\mathrm {Fe} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{\mskip {2mu}}(\mathrm {s} ){}+{}2\,\mathrm {Al} {\mskip {2mu}}(\mathrm {s} ){}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {Fe} {\mskip {2mu}}(\mathrm {l} ){}+{}\mathrm {Al} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{\mskip {2mu}}(\mathrm {s} )}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1488a891331b4b73d3bbd11274e0d9a2fa44cc00)
a (Hematita)
![{\displaystyle {3\,\mathrm {CuO} {}+{}2\,\mathrm {Al} {}\mathrel {\longrightarrow } {}3\,\mathrm {Cu} {}+{}\mathrm {Al} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9ece9b618eccc9e0e880e4f102103fc741a48348)
Deslustre de plata
La plata se empaña debido a la presencia de sulfuro de hidrógeno , lo que lleva a la formación de sulfuro de plata . [ 6 ] [ 2 ]
![{\displaystyle {4\,\mathrm {Ag} {}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {S} {}+{}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {Ag} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {S} {}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ba0e860597297964da7485a161bf68b07f782602)
![{\displaystyle {3\,\mathrm {Ag} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {S} {}+{}2\,\mathrm {Al} {}\mathrel {\longrightarrow } {}6\,\mathrm {Ag} {}+{}\mathrm {Al} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {S} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f0f3267d2aaa60dad5f4cd8f1f4f98069bd3eaef)
Extracción de halógenos
El cloro se fabrica industrialmente mediante el proceso de Deacon . La reacción tiene lugar a unos 400 a 450 °C en presencia de una variedad de catalizadores como.
![{\displaystyle {\mathrm {CuCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/60f432bc27f0ea5297f18eaf74e1f07f4770190f)
![{\displaystyle {4\,\mathrm {HCl} {}+{}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {Cl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/78e571145edd6ec815b13bc42299a57fe06d1fdb)
El bromo y el yodo se extraen de la salmuera mediante desplazamiento con cloro.
![{\displaystyle {2\,\mathrm {HBr} {}+{}\mathrm {Cl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {HCl} {}+{}\mathrm {Br} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/eab7da04ce3f39f6a638f2e9e956e993ffce68d2)
![{\displaystyle {2\,\mathrm {HI} {}+{}\mathrm {Cl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {HCl} {}+{}\mathrm {I} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/bf442c48eb596415922705c17685086b041a6f4a)
Véase también
Referencias
- 1 2 3 4 "Reacciones de sustitución simple" . Khan Academy .
- 1 2 3 4 5 6 7 "Reacciones de sustitución simple" . Chemistry LibreTexts . 27-06-2016.
- ↑ Silberberg. Química, la naturaleza molecular de la materia y el cambio, 4.ª ed., pág. 150, McGraw Hill, 2006.
- ↑ "Reacciones exotérmicas de desplazamiento de metales" . RSC Education . Fundación Nuffield.
{{cite web}}: CS1 mantenimiento: otros ( enlace ) - 1 2 "Reacciones de desplazamiento de óxidos metálicos" . BBC Bitesize .
- ↑ Personal de JCE (01-03-2000). "De plata a negro y viceversa" . Journal of Chemical Education . 77 (3): 328A. Bibcode : 2000JChEd..77R.328J . doi : 10.1021/ed077p328A . ISSN 0021-9584 .
Enlaces externos
Serie de reactividad de la RSC
Reacción de desplazamiento de halógeno por RSC
El agua clorada reacciona con el yoduro y el bromuro ( YouTube).
- Reacciones químicas