Աղի փոխանակման ռեակցիա

Աղի փոխանակման ռեակցիա, քիմիական գործընթաց, որը իրականանում է փոխազդող ելանյութերում հին կապերի խզմամբ և նոր կապերով վերջնանյութերի առաջացմամբ^[1]։ Այս ռեակցիան ներկայացված է ընդհանուր սխեմայով.

{\ce {AB + CD -> AD + CB}}

{\overset {+1}{\color {Orange}{\ce {Ag}}}}{\overset {-1}{\color {Blue}{\ce {NO3}}}}+{\overset {+1}{\color {Green}{\ce {H}}}}{\overset {-1}{\color {Magenta}{\ce {Cl}}}}\rightarrow {\overset {+1}{\color {Green}{\ce {H}}}}{\overset {-1}{\color {Blue}{\ce {NO3}}}}+{\overset {+1}{\color {Orange}{\ce {Ag}}}}{\overset {-1}{\color {Magenta}{\ce {Cl(v)}}}}

Տիպիկ օրինակներն են օքսիսաղերի միջև ռեակցիաները, ինչպիսիք են՝ հիդրոհալաթթուները և մետաղների հիդրօքսիդները.

${\ce {{\mathit {ab}}A_{\mathit {x}}(BO_{\mathit {y}})_{\mathit {z}}{}+{\mathit {xz}}C_{\mathit {a}}D_{\mathit {b}}{}->{\mathit {bx}}A_{\mathit {a}}D_{\mathit {z}}{}+{\mathit {az}}C_{\mathit {x}}(BO_{\mathit {y}})_{\mathit {b}}{}}}$

Մեկ այլ դասական օրինակ են լուծույթում օքսիսաղների միջև ռեակցիաները.

${\ce {{\mathit {ab}}A_{\mathit {x}}(BO_{\mathit {p}})_{\mathit {y}}{}+{\mathit {xy}}C_{\mathit {a}}(DO_{\mathit {q}})_{\mathit {b}}{}->{\mathit {bx}}A_{\mathit {a}}(DO_{\mathit {q}})_{\mathit {y}}{}+{\mathit {ay}}C_{\mathit {x}}(BO_{\mathit {p}})_{\mathit {b}}{}}}$

Միացությունների միջև կապը կարող է լինել կամ իոնային կամ կովալենտ: Դասականորեն, այս ռեակցիաները հանգեցնում են մեկ վերջնանյութի:

Հին գրականության մեջ հաճախակի է հանդիպում կրկնակի լուծում տերմինը։ Կրկնակի տարրալուծում օգտագործվում է, երբ նյութերից գոնե մեկը չի լուծվում լուծիչում, քանի որ լիգանդի կամ իոնների փոխանակումը տեղի է ունենում ռեակտիվ նյութի պինդ վիճակում։ Օրինակ.

AX(aq) + BY(s) → AY(aq) + BX(s).

Ռեակցիաների տեսակներ

Փոխանակում

Աղի հակաիոնների փոխանակման սովորական տեխնիկա է: Ռեակտիվների ընտրությունը իրականանում է լուծելիության գծապատկերով կամ ըստ էներգիայի: HSAB տեսությունը կարող է օգտագործվել նաև փոխանակման ռեակցիայի վերջնանյութը կանխատեսելու համար:

Փոխանակման ռեակցիաները օգտագործվում է օրգանական լուծիչներում լուծվող աղեր ստանալու համար: Պատկերավոր է նատրիումի պերրենատի փոխակերպումը տետրաբուտիլամոնիումի աղի^[2]։

NaReO₄ + N(C₄H₉)₄Cl → N(C₄H₉)₄[ReO₄] + NaCl

Ջրային լուծույթից առաջանում է տետրաբուտիլամոնիումի աղը: Այն լուծելի է դիքլորմեթանում։

Աղի փոխանակման ռեակցիան կարող է իրականացվել ոչ ջրային լուծույթում, որը ցույց է տրված ֆերոցենիումի տետրաֆտորոբորատի փոխակերպմամբ ավելի ճարպալուծ աղի, որը պարունակում է տետրակիս(պենտաֆտորոֆենիլ)բորատ անիոն^[3]։

[Fe(C₅H₅)₂]BF₄ + NaB(C₆F₅)₄ → [Fe(C₅H₅)₂]B(C₆F₅)₄ + NaBF₄

Երբ ռեակցիան անցկացվում է դիքլորմեթանում, NaBF4 աղը նստում է, իսկ B(C6F5)4 աղը մնում է լուծույթում:

Փոխանակման ռեակցիաները կարող են առաջանալ երկու անօրգանական աղերի միջև, երբ մեկ ելանյութը ջրում անլուծելի է: Օրինակ, արծաթի նիտրատի և կոբալտի հեքսամին քլորիդի խառնուրդից առաջանում են կոբալտային համալիրի նիտրատային աղը և արծաթի քլորիդ․

3 AgNO
3 + [Co(NH₃)₆]Cl₃ → 3 AgCl + [Co(NH₃)₆](NO₃)₃

Փոխանակման ռեակցիաների տեղի ունենալու համար ռեակտիվները չպետք է միշտ լուծելի լինեն: Օրինակ, բարիումի թիոցիանատը ձևավորվում է ջրի մեջ պղնձի(I) թիոցիանատը և բարիումի հիդրօքսիդը եռացնելիս.

Ba(OH)
2 + 2CuCNS → Ba(CNS)
2 + 2CuOH

Ալկիլացում

Մետաղական կոմպլեքսները ալկիլացվում են աղի փոխանակման ռեակցիաների միջոցով: Պատկերավոր է տիտանոցենի երկքլորիդի մեթիլացումը պետասիս ռեակտիվը ստանալու համար։

(C₅H₅)₂TiCl₂ + 2 ClMgCH₃ → (C₅H₅)₂Ti(CH₃)₂ + 2 MgCl₂

Վերջնանյութը սովորաբար նստվածք է:

Չեզոքացման ռեակցիա

Չեզոքացման ռեակցիան փոխանակման ռեակցիայի տեսակ է: Չեզոքացման ռեակցիան տեղի է ունենում, երբ թթուն փոխազդում է հիմքի հավասար քանակության հետ: Այս ռեակցիան սովորաբար առաջացնում է աղ: Օրինակ՝ աղաթթուն փոխազդում է երկնատրիումի երկաթի տետրակարբոնիլիհետ՝ առաջացնելով երկաթի դիհիդրիդ։

Թթվի և կարբոնատային կամ բիկարբոնատային աղի փոխազդեցությունից ստացվում է կարբոնաթթու, որն ինքնաբերաբար քայքայվում է ածխաթթու գազի և ջրի: Ռեակցիոն խառնուրդից ածխաթթու գազի արտազատումը հանգեցնում է ռեակցիայի ավարտին:

Փոխանակման ռեակցիա առանց աղի

Ի տարբերություն աղի փոխանակման ռեակցիաների, որոնք պայմանավորված են պինդ աղերի առաջացմամբ, աղազուրկ միացություններ են, որոնք պայմանավորված են սիլիլ հալոգենիդների ձևավորմամբ, առանց աղի փոխանակման ռեակցիաներն ընթանում են են միատարր^[4]։

Ծանոթագրություններ

↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "metathesis". doi:10.1351/goldbook.M03878.
↑ J. R. Dilworth, W. Hussain, A. J. Hutson, C. Tetrahalo Oxorhenate Anions" Inorganic Syntheses 1997, volume 31, pages 257–262. doi:10.1002/9780470132623.ch42
↑ J. Le Bras, H. Jiao, W. E. Meyer, F. Hampel and J. A. Gladysz, "Synthesis, Crystal Structure, and Reactions of the 17-Valence-Electron Rhenium Methyl Complex [(η⁵-C₅Me₅)Re(NO)(P(4-C₆H₄CH₃)₃)(CH₃)]⁺B(3,5-C₆H₃(CF₃)₂)₄⁻: Experimental and Computational Bonding Comparisons with 18-Electron Methyl and Methylidene Complexes", J. Organomet. Chem. 2000 volume 616, 54-66. doi:10.1016/S0022-328X(00)00531-3
↑ Mashima, Kazushi (2020). «Redox-Active α-Diimine Complexes of Early Transition Metals: From Bonding to Catalysis». Bulletin of the Chemical Society of Japan. 93 (6): 799–820. doi:10.1246/bcsj.20200056.

[1] IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "metathesis". doi:10.1351/goldbook.M03878.

[2] J. R. Dilworth, W. Hussain, A. J. Hutson, C. Tetrahalo Oxorhenate Anions" Inorganic Syntheses 1997, volume 31, pages 257–262. doi:10.1002/9780470132623.ch42

[3] J. Le Bras, H. Jiao, W. E. Meyer, F. Hampel and J. A. Gladysz, "Synthesis, Crystal Structure, and Reactions of the 17-Valence-Electron Rhenium Methyl Complex [(η⁵-C₅Me₅)Re(NO)(P(4-C₆H₄CH₃)₃)(CH₃)]⁺B(3,5-C₆H₃(CF₃)₂)₄⁻: Experimental and Computational Bonding Comparisons with 18-Electron Methyl and Methylidene Complexes", J. Organomet. Chem. 2000 volume 616, 54-66. doi:10.1016/S0022-328X(00)00531-3

[4] Mashima, Kazushi (2020). «Redox-Active α-Diimine Complexes of Early Transition Metals: From Bonding to Catalysis». Bulletin of the Chemical Society of Japan. 93 (6): 799–820. doi:10.1246/bcsj.20200056.

[1]

[2]

[3]

[4]