Salzmetathesereaktion - Salt metathesis reaction
Eine Salzmetathesereaktion , manchmal auch als Doppelersatzreaktion bezeichnet , ist ein chemischer Prozess, bei dem Bindungen zwischen zwei reagierenden chemischen Spezies ausgetauscht werden, wodurch Produkte mit ähnlichen oder identischen Bindungszugehörigkeiten entstehen. Diese Reaktion wird durch das allgemeine Schema dargestellt:
- AB + CD → AD + CB
Die Bindung zwischen den reagierenden Spezies kann entweder ionisch oder kovalent sein . Klassischerweise führen diese Reaktionen zur Ausfällung eines Produkts.
In der älteren Literatur wird häufig der Begriff der doppelten Zersetzung verwendet . Der Begriff doppelte Zersetzung wird insbesondere verwendet, wenn sich mindestens eine der Substanzen nicht im Lösungsmittel löst , da der Ligand oder Ionenaustausch im festen Zustand des Reaktanten stattfindet. Beispielsweise:
- AX (aq) + BY (s) → AY (aq) + BX (s).
Arten von Reaktionen
Gegenionentausch
Die Salzmetathese ist eine übliche Technik zum Austausch von Gegenionen . Die Auswahl der Reaktanten wird durch eine Löslichkeitstabelle oder Gitterenergie geleitet . Die HSAB-Theorie kann auch verwendet werden, um die Produkte einer Metathesereaktion vorherzusagen.
Salzmetathese wird häufig angewendet, um Salze zu erhalten, die in organischen Lösungsmitteln löslich sind. Illustrative ist die Umwandlung von Natriumperrhenat zum Tetrabutylammonium - Salz :
- NaReO 4 + N (C 4 H 9 ) 4 Cl → N (C 4 H 9 ) 4 [ReO 4 ] + NaCl
Das Tetrabutylammoniumsalz fällt aus der wässrigen Lösung aus. Es ist in Dichlormethan löslich .
Die Salzmetathese kann in nichtwässriger Lösung durchgeführt werden, veranschaulicht durch die Umwandlung von Ferroceniumtetrafluoroborat in ein lipophileres Salz, das das Tetrakis(pentafluorphenyl)borat- Anion enthält:
- [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
Wenn die Reaktion in Dichlormethan durchgeführt wird, fällt das Salz NaBF 4 aus und das B (C 6 F 5 ) 4 - Salz bleibt in Lösung.
Metathesereaktionen können zwischen zwei anorganischen Salzen auftreten, wenn ein Produkt in Wasser unlöslich ist. Beispielsweise liefert die Ausfällung von Silberchlorid aus einer Mischung von Silbernitrat und Kobalthexamminchlorid das Nitratsalz des Kobaltkomplexes:
- 3 AgNO
3+ [Co (NH 3 ) 6 ] Cl 3 → 3 AgCl + [Co (NH 3 ) 6 ] (NO 3 ) 3
Die Reaktanten müssen nicht hochlöslich sein, damit Metathesereaktionen stattfinden können. Beispielsweise bildet sich Bariumthiocyanat beim Kochen einer Aufschlämmung aus Kupfer (I) -thiocyanat und Bariumhydroxid in Wasser:
-
Ba (OH)
2+ 2 CuCNS → Ba (ZNS)
2 + 2CuOH
Alkylierung
Metallkomplexe werden über Salzmetathesereaktionen alkyliert . Anschaulich ist die Methylierung von Titanocendichlorid zum Petasis-Reagenz :
- (C 5 H 5 ) 2 TiCl 2 + 2 ClMgCH 3 → (C 5 H 5 ) 2 Ti(CH 3 ) 2 + 2 MgCl 2
Das Salzprodukt fällt typischerweise aus dem Reaktionslösungsmittel aus.
Eine Neutralisationsreaktion ist eine Art Doppelersatzreaktion. Eine Neutralisationsreaktion tritt auf, wenn eine Säure mit einer gleichen Menge einer Base reagiert . Dabei entsteht normalerweise eine Lösung aus Salz und Wasser . Beispielsweise reagiert Salzsäure mit Natriumhydroxid unter Bildung von Natriumchlorid und Wasser:
- HCl + NaOH → NaCl + H.
2Ö
Die Reaktion einer Säure mit einem Carbonat oder Bicarbonat liefert immer Kohlensäure als Produkt, die sich spontan in Kohlendioxid und Wasser zersetzt . Die Freisetzung von Kohlendioxidgas aus dem Reaktionsgemisch treibt die Reaktion zum Abschluss. Zum Beispiel beinhaltet eine übliche, wissenschaftlich faire "Vulkan" -Reaktion die Reaktion von Essigsäure mit Natriumbicarbonat :
-
CH
3COOH + NaHCO
3 → CH
3COONa + CO
2 + H.
2Ö
Salzfreie Metathesereaktion
Im Gegensatz zu Salzmetathesereaktionen, die von der Ausfällung fester Salze profitieren, sind salzfreie Metathesereaktionen, die von der Bildung von Silylhalogeniden profitieren, die hohe Si-Halogenid-Bindungsenergien aufweisen. Salzfreie Metathesereaktionen verlaufen homogen.