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Dette anche reazioni di doppio spostamento, doppia decomposizione o metatesi, sono quelle in cui due sostanze chimiche reagiscono tra loro scambiandosi gruppi neutri o ioni della stessa carica per dare origine a due nuovi composti in cui sono presenti gli stessi tipi di legami.
Le reazioni di doppia sostituzione possono essere viste come uno scambio di coppia. Le due coppie originali rappresentano i due reagenti di partenza, e dopo la reazione si ottengono due nuove coppie.
Durante una metatesi o reazione di doppia sostituzione, uno dei gruppi o ioni in una molecola sposta un gruppo simile nell’altra, mentre uno dei gruppi nella seconda sposta un gruppo simile nella prima. Questo è il motivo per cui sono chiamate reazioni di doppio spostamento.
Come riconoscere le reazioni di doppia sostituzione?
Le reazioni di metatesi sono facili da riconoscere. In primo luogo, coinvolgono sempre due reagenti e due prodotti. In secondo luogo, seguono sempre il seguente schema:
Sia A che B, C e D possono corrispondere a singoli atomi oa gruppi di atomi. Come si può vedere in questo schema, il gruppo A sta sostituendo o rimpiazzando il gruppo C nella molecola CD, mentre, allo stesso tempo, il gruppo C sostituisce il gruppo A (o il gruppo D sostituisce il gruppo D, a seconda del punto di vista) .
Il legame tra i gruppi A e B e tra C e D può essere sia ionico che covalente. L’unica cosa che conta è che il legame formato nei due prodotti sia dello stesso tipo.
Tipi di reazioni di doppia sostituzione
A seconda dei tipi di reagenti e dei tipi di prodotti che si formano, si possono distinguere diversi tipi di metatesi o reazioni di doppia sostituzione:
metatesi salina
Nelle reazioni di metatesi salina sia i reagenti che entrambi i prodotti sono sali (composti ionici). Lo schema generale mostrato sopra, nel caso della metatesi salina, si presenta così:
In questi casi i due reagenti sono solitamente sali solubili in acqua o altro solvente, mentre uno dei due prodotti è un sale insolubile che precipita.
Esempi di reazioni di doppia sostituzione del sale
La maggior parte delle reazioni di precipitazione sono reazioni di doppia sostituzione. Alcuni esempi sono:
In questa reazione, gli ioni argento (I) e potassio si sostituiscono per formare il sale insolubile di cloruro d’argento e il sale solubile di nitrato d’argento che rimane in soluzione.
Qui, i cationi di sodio e bario vengono scambiati per dare solfato di bario insolubile e cloruro di sodio che rimane in soluzione.
Reazioni di neutralizzazione acido-base
Un’altra classe molto comune di reazioni a doppio spostamento sono le reazioni di neutralizzazione acido-base. Queste reazioni iniziano con la reazione tra una base (ad esempio un idrossido di metallo) e un acido (che può essere un idroacido, un ossiacido o un acido organico) e danno come prodotti sale e acqua:
Esempi di reazioni di neutralizzazione acido-base
Questa è una reazione tra un acido forte (acido nitrico) e una base forte (idrossido di potassio). Tuttavia, potrebbe anche coinvolgere acidi e basi deboli, come:
reazioni di scambio metallico
Questo tipo di reazioni di doppia sostituzione si verifica con composti organometallici. A differenza degli esempi precedenti che coinvolgono la rottura e la formazione di legami ionici, qui i legami covalenti coordinati vengono rotti e formati tra un metallo (che agisce come un acido di Lewis) e un gruppo organico che dona la coppia di elettroni di legame (che funge da base di Lewis) .
Esempi di reazioni di scambio di metalli
Reazioni organiche di doppio spostamento
Anche le reazioni di sostituzione subite dai composti organici come gli alogenuri alchilici e gli alcoli (solo per citarne alcuni) sono reazioni di doppia sostituzione o doppio spostamento. In essi il gruppo entrante sostituisce quello uscente, mentre il gruppo uscente si aggiunge alla controparte originaria del gruppo entrante.
Anche le reazioni di idrolisi di alcuni composti organici sono esempi di reazioni di doppio spostamento .
Esempi di reazioni organiche a doppio spostamento
Di seguito è riportato un esempio di reazione di sostituzione nucleofila in cui il bromo è sostituito da iodio e viceversa.
Un altro esempio è l’idrolisi degli esteri. In questo caso
Riferimenti
Carey, F. (1999). Chimica organica (3a ed.). Madrid, Spagna: Società McGraw-Hill.
Chang, R. e Goldsby, KA (2012). Chimica, 11a edizione (11a ed.). New York City, New York: McGraw-Hill Education.
