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Una reazione di doppia sostituzione (doppio spostamento) avviene quando due sali solubili si dissociano in acqua e i loro cationi e anioni si scambiano partner, formando due nuovi prodotti. La reazione procede in soluzione acquosa; i prodotti possono rimanere in soluzione, evolversi come gas o precipitare come solido insolubile.

TL;DR

In una reazione di doppia sostituzione, gli ioni si scambiano di posto, provocando una precipitazione o una reazione acido-base. Le regole di solubilità determinano se un solido precipita, un gas si evolve o i prodotti rimangono in soluzione.

Come avviene la reazione

Consideriamo due sali generici, AB e CD. In acqua si dissociano in A ⁺ + B ^– e C ⁺ + D ^– . Poiché le cariche simili si respingono, i cationi e gli anioni si ricombinano per formare le nuove coppie AD e CB. A seconda della loro solubilità, AD e CB possono apparire come un precipitato solido, rimanere disciolti o formare un gas.

Regole di solubilità

Le regole di solubilità sono essenziali per prevedere il risultato di una reazione di doppia sostituzione. Se uno dei reagenti è insolubile, non parteciperà. Le regole più comunemente usate sono:

• Tutto nitrato (NO₃ ⁻) i sali sono solubili.
• Sali di metalli alcalini (Li ⁺ , Na ⁺ , K ⁺ , Rb ⁺ , Cs ⁺ ) sono solubili.
• Ammonio (NH₄ ⁺ ) i sali sono solubili.
• La maggior parte dei sali alogenuri (Cl ^– , Br ^– , Io ^– ) sono solubili ad eccezione di Ag ⁺ , Hg₂ ²⁺ e Pb ²⁺ .
• La maggior parte dei sali solfati (SO₄ ^2– ) sono solubili ad eccezione di Ca ²⁺ , Hg₂ ²⁺ , Pb ²⁺ e Ba ²⁺ .
• La maggior parte dei sali idrossidi sono insolubili ad eccezione di Ca ²⁺ , Ba ²⁺ e Sr ²⁺ .
• La maggior parte dei sali di solfuro, carbonato, fosfato e cromato sono insolubili ad eccezione di quelli dei metalli alcalini e dell'NH₄ ⁺ .

Reazioni di precipitazione

Quando due sali solubili vengono miscelati, un risultato comune è la formazione di un solido insolubile. Ad esempio, mescolando nitrato di zinco (Zn(NO₃ )₂ ) e fosfato di sodio (Na₃ PO₄ ) produce nitrato di sodio, che rimane in soluzione, e fosfato di zinco (Zn₃ (PO₄ )₂ ), che precipita fuori:

Zn(NO₃ )₂ (aq) + Na₃ PO₄ (aq) → 3NaNO₃ (aq) + Zn₃ (PO₄ )₂ (s)

Reazioni di sostituzione acido-base

Anche gli acidi e le basi partecipano alle reazioni di doppia sostituzione. In soluzione, un acido dona H ⁺ , mentre una base fornisce OH ^– . La H ⁺ e OH ^– si combinano per formare acqua e gli ioni rimanenti formano un sale. Ad esempio:

HCl (aq) + NaOH (aq) → NaCl (aq) + H₂ O(l)

In un caso più complesso, il carbonato di sodio reagisce con l'acido cloridrico per dare cloruro di sodio, anidride carbonica e acqua:

Na₂ CO₃ (aq) + 2HCl (aq) → 2NaCl (aq) + CO₂ (g) + 3H₂ O(l)

Questi esempi illustrano come la solubilità dei reagenti e l'identità degli ioni determinano se si forma un precipitato, un gas o un sale solubile.

Per i casi ambigui in cui i prodotti rimangono solubili, sono spesso necessari test aggiuntivi (ad esempio misurazione del pH, conduttività o analisi spettroscopica) per confermare che si è verificata una reazione.