Tipos de reacciones de doble desplazamiento
Reacciones de precipitación
Son reacciones en las que se forma o aparece un sólido como producto o precipitado. Esto se verifica con las reglas de solubilidad de compuestos inorgánicos o consultando en la literatura la solubilidad de los posibles productos.
Por ejemplo,
Ba(NO3)2(ac) + K2CrO4(ac) → BaCrO4(s)↓ + 2KNO3(ac)
Se explicará que ocurrió durante el proceso
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Los reactivos son solubles, nitrato de bario, Ba(NO3)2, y cromato de potasio, K2CrO4. Pero, realmente se encuentran son iones Ba2+, NO3-, K+ y CrO42-, en solución acuosa o disueltos en agua, que escritos en forma de ecuación quedan:
Ba2+(ac) + 2NO3-(ac) + 2K+(ac) + CrO42-(ac)
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Los pares de iones contrarios (positivo y negativo) que puedan formar compuestos insolubles los forman. Revisamos en la literatura que el BaCrO41 es insoluble y el KNO3 es soluble. Por lo tanto se forma BaCrO4. Incluso se podrían escribir los iones K+ y NO3- separados, pero convenimos en escribirlos formando el compuesto con estado de agregación en solución acuosa (ac). Por eso la ecuación de la reacción queda:
Ba(NO3)2(ac) + K2CrO4(ac) → BaCrO4(s)↓ + 2KNO3(ac)
El balance de especies en las reacciones de precipitación se hace con los iones. Por eso la importancia de identificarlos. Entra un ion Ba2+ y sale uno. Entran dos iones NO3- y sale uno colocamos un coeficiente de dos en KNO3 (2KNO3). Entran dos K+ y salen dos (2KNO3) y por último entre un CrO42- y sale uno. La ecuación balanceada se presenta a continuación.
Ba(NO3)2(ac) + K2CrO4(ac) → BaCrO4(s)↓ + 2KNO3(ac)
La flecha hacia abajo ↓ indica que se formó un precipitado o sólido durante la reacción y que se desplaza al fondo del recipiente.
Reacciones ácido – base o de neutralización
Son reacciones en las que se forma una sal y agua. El agua es la causante de que ocurra la reacción. Si en un recipiente se tienen iones H+ e iones OH- estos reaccionan y forman agua H2O (H – OH). Esta reacción se escribe de la siguiente manera:
H+(ac) + OH-(ac) ⇔ H2O(l)
La doble flecha indica que algo de iones H+ e iones OH- coexisten al final con el agua. Lo que pasa es que es una cantidad muy pequeña.
Por ejemplo, si se hace reaccionar ácido fosfórico, H3PO4 en agua, e hidróxido de calcio Ca(OH)2 en agua, se puede obtener:
Si se remplaza un H+
H3PO4(ac) + Ca(OH)2(ac) → Ca(H2PO4)3(s)↓ + H2O(l)
El balance de iones para reacciones ácido – base se realiza con los H+ desplazados y las aguas y los OH- desplazados y de nuevo las aguas. En este caso del ácido se desplazó un H+ que está balanceado con un agua que se produce. En la base hay dos OH-, deben salir dos aguas. Se le coloca un dos al agua. De nuevo se hace el balance de H+ con aguas. Se desplaza un H+ en el ácido y se producen dos aguas, se deben ajustar los ácidos a dos. Se obtiene:
| 2H3PO4(ac) + Ca(OH)2(ac) (Relación de reactivos 2 a 1) |
→ | Ca(H2PO4)2(s)↓ + 2H2O(l) |
Otra posibilidad es que se remplacen dos H+ del ácido. Se obtiene:
H3PO4(ac) + Ca(OH)2(ac) → CaHPO4(s)↓ + H2O(l)
Se hace el balance de iones y se obtiene:
| H3PO4(ac) + Ca(OH)2(ac) (Relación de reactivos 1 a 1) |
→ | Ca(H2PO4)3(s)↓ + 2H2O(l) |
La última posibilidad es que se remplacen tres H+ del ácido. Se obtiene:
H3PO4(ac) + Ca(OH)2(ac) → Ca3(PO4)2(s)↓ + H2O(l)
Se hace el balance de iones y se obtiene:
| 2H3PO4(ac) + 3Ca(OH)2(ac) (Relación de reactivos 2 a 3) |
→ | Ca3(PO4)2(s)↓ + 6H2O(l) |
Se explicará que ocurrió durante el proceso:
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Los reactivos son solubles, ácido fosfórico, H3PO4, e hidróxido de calcio, Ca(OH)2. Pero, realmente se encuentran son iones H+, PO43-, HPO42-, H2PO41-, Ca2+ y OH-, en solución acuosa o disueltos en agua, que escritos en forma de ecuación quedan:
3H+(ac) + PO43-(ac) + HPO42-(ac) + H2PO41-(ac) + Ca2+(ac) + 2OH-(ac)
- Los iones H+ y OH- sabemos que forman agua. Pues la forman. Pero dependiendo de si tenemos relaciones de ácido y base 2 a 1, 1 a 1 o 2 a 3, se formará solo un compuesto, tal como se presentó en las reacciones anteriores. Cada vez que tenemos más hidróxido de calcio, Ca(OH)2, se consumen más H+ y más ácido, hasta neutralizar o hacer reaccionar todo el ácido.
- Además revisamos las reglas de solubilidad para los fosfatos de calcio, Ca3(PO4)2, CaHPO4 y Ca(H2PO4)2 y son insolubles. Por lo tanto se forma simultáneamente el precipitado, de acuerdo con la relación de ácido y base correspondientes.