Reações de dupla troca

Reações de Dupla Troca — também chamadas de duplo deslocamento, dupla troca, ou reações de metátese — ocorrem quando partes de dois compostos iônicos são trocadas, formando dois novos compostos. O padrão geral de uma reação de dupla troca é expresso abaixo:

Você pode pensar na reação como uma troca de cátions e ânions, mas não é uma troca de ambos uma vez que você termina com as mesmas substâncias com as quais iniciou. O solvente para uma reação de dupla troca é normalmente água e os reagentes e produtos são geralmente compostos iônicos - mas eles também podem ser ácidos ou bases.

Veja um exemplo de reação de dupla troca:

Neste exemplo, os cátions são $\greenD{\text{Ba}^{2+}}$start color #1fab54, start text, B, a, end text, start superscript, 2, plus, end superscript, end color #1fab54 e $\maroonD{\text{Na}^+}$start color #ca337c, start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript, end color #ca337c, e os ânions são $\greenD{\text{Cl}^-}$start color #1fab54, start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript, end color #1fab54 e $\maroonD{\text{SO}_4^{2-}}$start color #ca337c, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, start superscript, 2, minus, end superscript, end color #ca337c. Se mudarmos os ânions, ou os cátions, obteremos como nossos produtos $\text{BaSO}_4$start text, B, a, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript e $\text{NaCl}$start text, N, a, C, l, end text.

Identificar reações de dupla troca é normalmente bastante simples uma vez que você pode reconhecer o padrão. Prever se uma reação vai ocorrer pode ser mais complicado; é útil reconhecer alguns tipos comuns de reações de dupla troca. Neste artigo discutiremos reações de precipitação e neutralização.

A reação de precipitação ocorre quando dois compostos iônicos aquosos formam um novo composto iônico que não é solúvel em água. Um exemplo é a reação entre nitrato de chumbo(II) e iodeto de potássio. Ambos os compostos são sólidos brancos que se dissolvem em água e formam soluções límpidas e incolores. Quando você combina as duas soluções límpidas, você obtém a seguinte reação:

Fizemos um sólido dourado bonito a partir de duas soluções transparentes! Na vida real, o frasco de reação se assemelha a figura abaixo.

O composto insolúvel resultante é chamado de precipitado. O solvente e os componentes solúveis da reação são chamados de sobrenadante ou dissolvido. Podemos usar as regras de solubilidade para prever se uma reação de precipitação ocorrerá. A formação de um sólido precipitado é governada pela tendência da reação em ocorrer no sentido direto.

Reações de neutralização são um tipo de reação de dupla troca que ocorre entre um ácido e uma base. A seguir temos um exemplo de uma reação de neutralização:

Uma reação aquosa de neutralização geralmente produz água e um novo composto iônico, também chamado de sal. A parte mais difícil de identificar uma reação de neutralização é reconhecer que você tem um ácido e uma base como reagentes. Uma vez que você sabe que tem uma reação de neutralização, você pode geralmente prever que a reação ocorrerá no sentido direto uma vez que você tenha um ácido forte e/ou uma base forte como reagente.

Uma reação de neutralização interessante que você pode ter tentado é a combinação de fermento químico (bicarbonato de sódio), $\text{NaHCO}_3$start text, N, a, H, C, O, end text, start subscript, 3, end subscript e vinagre (que é basicamente água e ácido acético), $\text {CH}_3 \text{COOH} (aq)$start text, C, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, C, O, O, H, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis, que produz ácido carbônico, $\text {H}_2 \text{CO}_3$start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, C, O, end text, start subscript, 3, end subscript — e acetato de sódio —$\text{NaCH}_3 \text{COO}$start text, N, a, C, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, C, O, O, end text. Se você tiver tentado esta reação em casa, você provavelmente se lembra de bastante gás porque a reação de neutralização é acompanhada por uma reação de produção de gás, onde o ácido carbônico se decompõe em dióxido de carbono — bolhas! — e água.

Observe que reações de dupla troca podem ser escritas como equações molecular, iônica completa ou iônica. Neste artigo, apenas escreveremos a equação molecular, mas é provável que você queira se familiarizar com suas expressões em outras formas de equação também.

Vamos examinar um exemplo em que não conhecemos os produtos:

Primeiro, podemos identificar os cátions e ânions que serão trocados. Os cátions são $\text{H}^+$start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript e $\text{Ba}^{2+}$start text, B, a, end text, start superscript, 2, plus, end superscript, e os ânions são $\text{SO}_4^{2-}$start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript, start superscript, 2, minus, end superscript e $\text{OH}^-$start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript. A troca dos ânions produz $\text{H}_2 \text O$start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text e $\text{BaSO}_4$start text, B, a, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript:

Podemos ver que nossa reação de dupla troca também é uma reação de neutralização uma vez que estão reagindo ácido sulfúrico, um ácido forte, com hidróxido de bário, uma base forte. Qual é o estado do produto sulfato de bário? Se checarmos as regras de solubilidade, veremos que o sulfato de bário é insolúvel e deve precipitar no solução. Isto significa que nossa reação é uma reação de precipitação também! Podemos também incluir esta informação em nossa equação adicionando o símbolo $\blueD{(s)}$start color #11accd, left parenthesis, s, right parenthesis, end color #11accd depois de $\text{BaSO}_4$start text, B, a, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript.

Mas ainda não terminamos. Nossa reação não está balanceada, porque temos números diferentes de hidrogênios e oxigênios dos dois lados da seta. Podemos consertar isso multiplicando $\text{H}_2 \text O$start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text por $\redD{2}$start color #e84d39, 2, end color #e84d39 para chegar à nossa equação molecular balanceada final:

Reações de dupla troca apresentam dois compostos iônicos que estão trocando cátions ou ânions. Reações de precipitação e neutralização são dois tipos comuns de reações de dupla troca. Reações de precipitação produzem um produto insolúvel a partir de dois reagentes aquosos e você pode identificar uma reação de precipitação usando as regras de solubilidade. Reações de neutralização ocorrem quando os reagentes são um ácido e uma base, e reações de neutralização são normalmente mais favoráveis se envolvem ácidos forte e/ou bases fortes.