Was sind Verdrängungsreaktionen?
Eine Verdrängungsreaktion ist eine Reaktion, bei der ein Element oder eine Gruppe durch ein anderes Element oder eine andere Gruppe von einer chemischen Verbindung verdrängt wird. Bei einfachen Verdrängungsreaktionen verdrängt das reaktivere Element das weniger reaktive. Bei Doppelverdrängungsreaktionen, die am häufigsten zwischen wässrigen Lösungen ionischer Verbindungen stattfinden, tauschen sich die positiv geladenen Kationen und negativ geladenen Anionen aus. Die Reaktion läuft im Allgemeinen ab, weil eines der Produkte unlöslich ist und als Feststoff ausfällt oder sich als Gas entwickelt, oder weil die Reaktanten eine Säure und eine Base sind, die immer ein Salz und Wasser produzieren.
Einzelne Verdrängungsreaktionen umfassen den Ersatz eines Metalls in einem Salz durch ein reaktiveres Metall. Beispielsweise verdrängt Eisen Kupfer aus einer Kupfersulfatlösung, weil es reaktiver ist: Fe + CuSO 4 -> Cu + FeSO 4 . Diese Art der Reaktion kann zum Metallisieren verwendet werden.
Metalle, die reaktiver als Wasserstoff sind, verdrängen ihn von Säuren. Wenn beispielsweise Salzsäure mit Zink versetzt wird, entstehen bei der Reaktion Zinkchlorid und Wasserstoff, da Zink reaktiver ist als Wasserstoff: Zn + 2HCl -> ZnCl 2 + H2. Metalle, die weniger reaktiv als Wasserstoff sind - zum Beispiel Kupfer, Blei, Silber und Gold -, verdrängen ihn nicht an einer Säure.
Die bekannte Thermitreaktion, bei der pulverförmiges Aluminium verwendet wird, um ein Metall aus einer Verbindung, üblicherweise einem Oxid, zu verdrängen, ist ein Beispiel für eine Verdrängungsreaktion zwischen Feststoffen. In seiner gebräuchlichsten Form wird Eisen durch die Reaktion von Aluminium mit Eisen-III-Oxid hergestellt: Fe 2 O 3 + 2Al -> 2Fe + Al 2 O 3 . Es entsteht so viel Wärme, dass das Eisen als weiße heiße Flüssigkeit freigesetzt wird; Es wird manchmal als Methode zum Verschweißen gebrochener Gleise verwendet.
Auch Verdrängungsreaktionen zwischen Nichtmetallen sind häufig. Ein Beispiel ist die Verdrängung von Jod aus einem Jodidsalz durch Chlor. Chlor ist reaktiver als Iod. Wenn Chlorgas in eine Lösung von Natriumiodid eingeblasen wird, verdrängt es das Iod: 2NaI + Cl 2 -> 2NaCl + I 2 . Dieses Verfahren wird zur industriellen Herstellung von Jod verwendet.
Ein Beispiel für doppelte Verdrängung ist die Reaktion von Bariumchlorid- und Natriumsulfatlösungen. Wenn diese gemischt werden, reagieren sie unter Bildung von Natriumchlorid und Bariumsulfat. Letzteres ist unlöslich und bildet einen Niederschlag: BaCl 2 + Na 2 SO 4 -> BaSO 4 + 2NaCl. So kann mit Bariumchloridlösung auf Sulfationen geprüft werden.
Säure-Base-Reaktionen sind eine weitere Form der doppelten Verdrängung. Diese Reaktionen werden auch als Neutralisationsreaktionen bezeichnet. Beispielsweise reagieren Salzsäure und Natriumhydroxid unter Bildung von Natriumchlorid und Wasser: HCl + NaOH -> NaCl + H 2 O.