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 ${\text{Ba}}^{2+}$‍ e ${\text{Na}}^{+}$‍, e os ânions são ${\text{Cl}}^{-}$‍ e ${\text{SO}}_4^{2-}$‍. Se mudarmos os ânions, ou os cátions, obteremos como nossos produtos ${\text{BaSO}}_4$‍ e $\text{NaCl}$‍.

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), ${\text{NaHCO}}_3$‍ e vinagre (que é basicamente água e ácido acético), ${\text{CH}}_3\text{COOH}(aq)$‍, que produz ácido carbônico, ${\text{H}}_2{\text{CO}}_3$‍ — e acetato de sódio —${\text{NaCH}}_3\text{COO}$‍. 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 ${\text{H}}^{+}$‍ e ${\text{Ba}}^{2+}$‍, e os ânions são ${\text{SO}}_4^{2-}$‍ e ${\text{OH}}^{-}$‍. A troca dos ânions produz ${\text{H}}_2\text{O}$‍ e ${\text{BaSO}}_4$‍:

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 $(s)$‍ depois de ${\text{BaSO}}_4$‍.

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 ${\text{H}}_2\text{O}$‍ por $2$‍ 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.