¿Qué es una reacción de reemplazo simple? – Definición y ejemplos

Aprende la definición de una reacción de reemplazo o reacción de desplazamiento. Aprende con ejemplos de reacciones de reemplazo simple y aprenda a usar la serie de reactividad de metales para predecir si ocurrirá una reacción y los productos.

Definición de reacción de reemplazo simple

Una reacción de reemplazo simple es una reacción química en la que un elemento reemplaza a otro en un compuesto. También se conoce como reacción de desplazamiento simple. La forma general de una ecuación química de reacción de reemplazo simple es:

A + BC → B + AC

Las reacciones de reemplazo simple ocurren cuando A es más reactivo que B o el producto AC es más estable que BC. A y B pueden ser dos metales (incluido el hidrógeno; C es un anión ) o bien dos halógenos (C es un catión). Si BC y AC están en soluciones acuosas, C actúa como un ion espectador.

Ejemplos de reacciones de reemplazo simple

Hay dos escenarios diferentes para reacciones de reemplazo simple. En una forma de reacción, un catión reemplaza al otro. En la otra forma de reacción, un anión reemplaza al otro.

Ejemplos de reemplazo de cationes

Por lo general, el catión es un metal, pero no tiene por qué serlo. Aquí hay ejemplos de reacciones de reemplazo simple que involucran a los cationes:

• Zn (s) + 2 HCl (ac) → ZnCl ₂ (ac) + H ₂ (g)
• 2 K + 2H ₂ O → 2 KOH + H ₂ (observe cómo el anión se escribe de manera diferente porque no escribimos el agua como HOH)
• Cu + 2 AgNO ₃ → 2 Ag + Cu (NO ₃ ) ₂
• Ca + 2 H ₂ O → Ca (OH) ₂ + H ₂

Pero, si el reactivo en forma de elemento no es más reactivo que el otro catión, no se produce ninguna reacción. En algunos casos, se favorece la reacción inversa, pero no la reacción directa.

Ejemplos de reemplazo de aniones

En lugar del reemplazo de cationes, una sola reacción de reemplazo puede involucrar al anión. En la práctica, los únicos aniones que participan en reacciones de sustitución simple son los halógenos (flúor, cloro, bromo, yodo). La forma general de la reacción es:

A + BC → BA + C

Además de ser una reacción de reemplazo simple, también es una reacción de oxidación-reducción o redox. Ejemplos de reacciones de reemplazo de aniones incluyen:

• Cl ₂ + 2 NaBr → 2 NaCl + Br ₂
• Br ₂ + 2 KI → 2 KBr + I ₂

Nuevamente, si el reactivo elemental no es más reactivo que el otro anión, no ocurrirá ninguna reacción. Por ejemplo, no ocurre la siguiente reacción:

I ₂ + 2 KBr → sin reacción

Cómo determinar los productos de reacciones de reemplazo simple

El producto de una sola reacción de reemplazo es bastante fácil de predecir. Si el elemento puro es un halógeno, ocupa el lugar del otro halógeno en el compuesto. Todos los halógenos tienen el mismo estado de oxidación (-1), por lo que es una simple sustitución.

Pero, si el reactivo elemental no es un halógeno, reemplaza al catión en el compuesto. Los dos cationes no siempre tienen el mismo estado de oxidación. Es posible que deba equilibrar la carga del catión y el anión y luego equilibrar la ecuación química para obtener lo que necesita.

Por ejemplo, considere la reacción:

Mg (s) + AlPO ₄ (aq) →

El magnesio es más reactivo que el aluminio, por lo que el reemplazo es favorable. Sin embargo, el catión de aluminio tiene una carga de +3 (equilibrando el anión PO ₄ ^3- ), mientras que el ión de magnesio (como un metal de tierras raras) tiene una carga de +2.

Primero, encuentre la fórmula del producto equilibrando las cargas de cationes y aniones para obtener:

Mg (s) + AlPO ₄ (aq) → Al (s) + Mg ₃ (PO ₄ ) ₂ (aq)

Luego, ajuste los coeficientes frente a los reactivos y productos para equilibrar la ecuación química:

3 Mg (s) + 2 AlPO ₄ (aq) → 2 Al (s) + Mg ₃ (PO ₄ ) ₂ (aq)

Uso de la serie de reactividad para predecir si ocurrirá una reacción

Utilice la serie de reactividad para determinar si ocurrirá una sola reacción de reemplazo.

Para el reemplazo de aniones, la serie de reactividad de los halógenos es:

Más reactivo F ₂ > Cl ₂ > Br ₂ > I ₂ Menos reactivo

Este es el orden de los halógenos que descienden por su grupo en la tabla periódica, por lo que es fácil de recordar. Cuanto más alto está el halógeno en la tabla periódica, más reactivo es. Entonces, el Cl ₂ reemplaza al I ₂ en una sola reacción de reemplazo, pero no reaccionará si el anión tiene iones de fluoruro.

La serie de reactividad de los cationes es más larga y no tan obvia. Los metales menos reactivos no reaccionarán con el ion H ⁺ (aq), mientras que los metales más reactivos no solo reaccionan con el ion, sino que incluso pueden extraer el ion hidrógeno del agua líquida. Los elementos intermedios pueden reaccionar con el ion H ⁺ (aq) y, a veces, extraer el hidrógeno del vapor de agua.

Pero, para una clase de química general, principalmente necesitas saber qué metales pueden reemplazarse entre sí y cuáles no. Por ejemplo, el zinc (Zn) puede reemplazar al estaño (Sn) como catión en un compuesto, pero no puede reemplazar al potasio (K). En general, los metales alcalinos son los más reactivos, seguidos de los metales alcalinotérreos. Los metales nobles, por el contrario, son relativamente poco reactivos.

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