Реакция солевого обмена

Реакция метатезиса соли — это химический процесс, включающий обмен связями между двумя реагирующими химическими соединениями , в результате которого образуются продукты со схожими или идентичными связями. ^[1] Эта реакция представлена общей схемой:

Более подробную информацию о реакциях замещения см. в разделе Реакция одиночного замещения.

{\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)}}}}

Типичными примерами являются реакции между оксисолями и бинарными соединениями, такими как соли, галогенводородные кислоты и гидроксиды металлов:

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

Другим классическим примером являются реакции между оксисолями в растворе:

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

Связь между реагирующими частицами может быть как ионной , так и ковалентной . Классически эти реакции приводят к осаждению одного продукта.

термин двойное разложение В старой литературе часто встречается . Термин «двойное разложение» более конкретно используется, когда хотя бы одно из веществ не растворяется в растворителе , поскольку лигандный или ионный обмен происходит в твердом состоянии реагента. Например:

AX(белый) + BY(s) → AY(белый) + BX(s).

Типы реакций

Обмен противоионами

Солевой метатезис — распространенный метод обмена противоионами . Выбор реагентов руководствуется диаграммой растворимости или энергией решетки . Теорию HSAB также можно использовать для предсказания продуктов реакции метатезиса.

Солевой метатезис часто используется для получения солей, растворимых в органических растворителях. Показательным является превращение перрената натрия в тетрабутиламмония соль : ^[2]

NaReO ₄ + N(C ₄ H ₉ ) ₄ Cl → N(C ₄ H ₉ ) ₄ [ReO ₄ ] + NaCl

Соль тетрабутиламмония выпадает в осадок из водного раствора. Он растворим в дихлорметане .

Метатезис солей можно проводить в неводном растворе, что иллюстрируется превращением тетрафторбората ферроцения в более липофильную соль, содержащую анион тетракис (пентафторфенил)бората : ^[3]

[Fe(C ₅ H ₅ ) ₂ ]BF ₄ + NaB(C ₆ F ₅ ) ₄ → [Fe(C ₅ H ₅ ) ₂ ]B(C ₆ F ₅ ) ₄ + NaBF ₄

При проведении реакции в дихлорметане соль NaBF ₄ выпадает в осадок, а соль B(C ₆ F ₅ ) ₄ - остается в растворе.

Реакции метатезиса могут происходить между двумя неорганическими солями , когда один из продуктов нерастворим в воде. Например, осаждение хлорида серебра из смеси нитрата серебра и гексамминхлорида кобальта дает нитратную соль комплекса кобальта:

3 AgNO
₃ + [Co(NH ₃ ) ₆ ]Cl ₃ → 3 AgCl + [Co(NH ₃ ) ₆ ](NO ₃ ) ₃

Для проведения реакций метатезиса реагенты не обязательно должны быть хорошо растворимыми. Например, тиоцианат бария образуется при кипячении суспензии роданида меди (I) и гидроксида бария в воде:

Ба(ОН)
₂ + 2 CuCNS → Ba(CNS)
₂ + 2СиОН

Алкилирование

Комплексы металлов алкилируются посредством реакций метатезиса солей. Показательным является метилирование дихлорида титаноцена с образованием реагента Петасиса : ^[4]

(C ₅ H ₅ ) ₂ TiCl ₂ + 2 ClMgCH ₃ → (C ₅ H ₅ ) ₂ Ti(CH ₃ ) ₂ + 2 MgCl ₂

Солевой продукт обычно осаждается из растворителя реакции.

Реакция нейтрализации

Реакция нейтрализации представляет собой тип реакции двойного замещения. Реакция нейтрализации происходит, когда кислота реагирует с равным количеством основания . В результате этой реакции обычно образуется соль. Один из примеров: соляная кислота реагирует с динатриевым тетракарбонилом железа с образованием дигидрида железа:

2 HCl + Na ₂ Fe(CO) ₄ → 2 NaCl + H ₂ Fe(CO) ₄

Реакция между кислотой и карбонатной или бикарбонатной солью дает угольную кислоту , которая самопроизвольно разлагается на углекислый газ и воду. Выделение углекислого газа из реакционной смеси приводит к завершению реакции. Например, обычная, научно обоснованная «вулканическая» реакция включает реакцию соляной кислоты с карбонатом натрия :

2 HCl + Na ₂ CO ₃ → H ₂ CO ₃ + 2 NaCl

Н ₂ СО ₃ → Н ₂ О + СО ₂

Реакция бессолевого метатезиса

В отличие от реакций метатезиса солей, которые обусловлены осаждением твердых солей, . реакции бессолевого метатезиса протекают гомогенно ^[5]

См. также

Реакция одиночного смещения

Ссылки

^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) « Метатезис ». дои : 10.1351/goldbook.M03878 .
^ Дж. Р. Дилворт, В. Хуссейн, А. Дж. Хатсон, К. Тетрагало-оксоренат-анионы «Неорганические синтезы», 1997, том 31, страницы 257–262. два : 10.1002/9780470132623.ch42
^ Ж. Ле Бра, Х. Цзяо, В. Е. Мейер, Ф. Хампель и Дж. А. Гладыш, «Синтез, кристаллическая структура и реакции метилового комплекса рения с 17 валентными электронами [(η ⁵-C ₅ Me ₅ )Re(NO)(P(4-C ₆ H ₄ CH ₃ ) ₃ )(CH ₃ )] ⁺Б(3,5-С ₆ Н ₃ (CF ₃ ) ₂ ) ₄⁻: Экспериментальные и расчетные сравнения связей с 18-электронными метиловыми и метилиденовыми комплексами», J. Organomet. Chem. 2000, том 616, 54-66. дои : 10.1016/S0022-328X(00)00531-3
^ Пайак, Дж. Ф.; Хьюз, Д.Л.; Кай, Д.; Коттрелл, ИФ; Верховен, Т.Р. (2002). «Диметилтитаноцен» . Органические синтезы . 79 : 19 {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) .
^ Машима, Казуши (2020). «Редокс-активные α-дииминовые комплексы ранних переходных металлов: от связывания к катализу». Бюллетень Химического общества Японии . 93 (6): 799–820. дои : 10.1246/bcsj.20200056 .

[1] ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) « Метатезис ». дои : 10.1351/goldbook.M03878 .

[2] Дж. Р. Дилворт, В. Хуссейн, А. Дж. Хатсон, К. Тетрагало-оксоренат-анионы «Неорганические синтезы», 1997, том 31, страницы 257–262. два : 10.1002/9780470132623.ch42

[3] Ж. Ле Бра, Х. Цзяо, В. Е. Мейер, Ф. Хампель и Дж. А. Гладыш, «Синтез, кристаллическая структура и реакции метилового комплекса рения с 17 валентными электронами [(η ⁵-C ₅ Me ₅ )Re(NO)(P(4-C ₆ H ₄ CH ₃ ) ₃ )(CH ₃ )] ⁺Б(3,5-С ₆ Н ₃ (CF ₃ ) ₂ ) ₄⁻: Экспериментальные и расчетные сравнения связей с 18-электронными метиловыми и метилиденовыми комплексами», J. Organomet. Chem. 2000, том 616, 54-66. дои : 10.1016/S0022-328X(00)00531-3

[4] Пайак, Дж. Ф.; Хьюз, Д.Л.; Кай, Д.; Коттрелл, ИФ; Верховен, Т.Р. (2002). «Диметилтитаноцен» . Органические синтезы . 79 : 19 {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) .

[5] Машима, Казуши (2020). «Редокс-активные α-дииминовые комплексы ранних переходных металлов: от связывания к катализу». Бюллетень Химического общества Японии . 93 (6): 799–820. дои : 10.1246/bcsj.20200056 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]