Çift Yer Değiştirme Tepkimeleri

Çift yer değiştirme tepkimeleri, yer değiştirme, değişim veya metatez tepkimeleri olarak adlandırıldıklarını da duyabilirsiniz, iki iyonik bileşenin parçalarının yer değişimi sonucu ortaya iki yeni bileşik çıkan tepkimelerdir. Bir çift yer değiştirme tepkimesinin genel modeli şöyledir:

Tepkimeyi katyonları veya anyonların değiş tokuşu olarak da düşünebiliriz, ancak, bizi başlangıçta elimizde olan maddelere ulaştıracağı için ikisinin de değiş tokuş edilmemesi gerekir. Çift yer değiştirme tepkimesinde çözücü genelde sudur, tepkimeye giren maddeler ve ürünler ise genelde iyonik bileşiklerdir, ancak asit veya baz da olabilirler.

İşte çift yer değiştirme tepkimesine bir örnek:

Bu örnekte, katyonlar ${\text{Ba}}^{2+}$‍ ve ${\text{Na}}^{+}$‍, anyonlar ise ${\text{Cl}}^{-}$‍ ve ${\text{SO}}_4^{2-}$‍'dir. Anyonları veya katyonları değiş tokuş edersek, ${\text{BaSO}}_4$‍ ve $\text{NaCl}$‍ ürünlerini elde ederiz.

Örüntüyü fark edebiliyorsanız, çift yer değiştirme tepkimelerini belirlemek de genellikle çok zor değildir. Tepkimenin gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini kestirmek biraz daha zor olsa da; belli başlı, sık rastlanan çift yer değiştirme tepkimelerini belirleyebilmek faydalı olabilecek bir beceridir. Bu makalede, çökelme ve nötralizasyon tepkimeleri üzerine konuşacağız.

Çökelme tepkimesi iki sulu iyonik bileşiğin suda çözünmeyen yeni bir iyonik bileşik oluşturduğu tepkimelere verilen addır. Buna örnek olarak, kurşun (II) nitrat ile potasyum iyodür arasındaki tepkimeyi verebiliriz. İki bileşik de suda çözündüğünde berrak, renksiz çözeltiler oluşturan beyaz katılardır. Bu iki berrak çözeltiyi karıştırdığınızda, aşağıdaki tepkimeyi elde edersiniz:

Berrak olan iki çözeltiden çok güzel, altın renkli bir katı elde ettik! Tepkimeyi gerçekleştirdiğiniz tüp, gerçek hayatta aşağıdaki resimdeki gibi olabilir.

Çözünmeyen ürün bileşiğine çökelti denir. Tepkimenin çözücü ve çözünür bileşenlerine süpernatant veya süpernat adı verilir. Bir çökelti tepkimesinin gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini kestirmek için çözünürlük kurallarını kullanabiliriz. Katı bir çökeltinin oluşumu, tepkimenin ileri yönde gerçekleşmesini sağlayan itici güçtür.

Nötralizayon tepkimeleri bir asit ile baz arasında oluşan bir tür çift yer değiştirme tepkimesidir. Aşağıda, nötralizasyon tepkimesine verilebilecek bir örnek görüyorsunuz:

Sulu bir nötralizasyon tepkimesi sonucu, genelde su ve yeni bir iyonik bileşik (adına tuz da denir) elde edilir. Bir nötralizasyon tepkimesini tanımlamanın en zor kısmı, tepkimeye giren maddenin bir asit mi yoksa baz mı olduğunu belirlemektir. Bir nötralizasyon tepkimesi olduğunu anladığınızda, tepkimeye giren madde güçlü bir asit ve/veya güçlü bir baz olduğu sürece, tepkimenin çoğunlukla ileri yönde ilerleyeceğini tahmin edebilirsiniz.

Denemiş olabileceğiniz eğlenceli bir nötralizasyon tepkimesi, kabartma tozu (sodyum bikarbonat, ${\text{NaHCO}}_3)$‍ ve sirkenin (çoğunlukla asetik asitle, ${\text{CH}}_3\text{COOH}(suda)$‍ su), tepkimesinden karbonik asit (${\text{H}}_2{\text{CO}}_3$‍) ve sodyum asetat (${\text{NaCH}}_3\text{COO}$‍) elde edilen tepkimedir. Bu tepkimeyi evde denediyseniz, kabarcıkları hatırlıyor olmalısınız, burada gaz üreten bir tepkime, nötralizasyon tepkimesine eşlik eder ve bunun sonucunda da, karbonik asit, karbon dioksit (yani kabarcıklar) ve suya ayrışır!

Çift yer değiştirme tepkimelerinin, moleküler, tam iyonik veya net iyonik denklemler olarak yazılabileceğine dikkatinizi çekmek istiyoruz. Bu makalede, biz sadece moleküler denklemi yazacağız, ancak sizin denklemin diğer formlarını yazmayı da öğrenmek isteyeceğinizi düşünüyoruz.

Ürünlerini bilmediğimiz bir örneğe göz atalım:

İlk olarak, değiş tokuş edilen katyon ve anyonları belirleyelim. Katyonlar ${\text{H}}^{+}$‍ ve ${\text{Ba}}^{2+}$‍, anyonlar ise ${\text{SO}}_4^{2-}$‍ ve ${\text{OH}}^{-}$‍'dir. Anyonların değiş tokuş edilmesi sonucu, ${\text{H}}_2\text{O}$‍ ve ${\text{BaSO}}_4$‍ ürünlerini elde ederiz:

Çift yer değiştirme tepkimemizin aynı zamanda bir nötralizasyon tepkimesi olduğunu görebiliriz, çünkü güçlü bir asit olan sülfürik asidi, güçlü bir baz olan baryum hidroksitle tepkimeye sokuyoruz. Baryum sülfat ürünün hali (faz) nedir? Çözünürlük kurallarımıza bakarsak, baryum sülfatın çözünmediğini ve çökelti olarak ortaya çıkacağını görürüz. Bu, tepkimemizin aynı zamanda bir çökelme tepkimesi olduğu anlamına gelir! Bu bilgiyi, denklemimizde ${\text{BaSO}}_4$‍'ten sonra $(k)$‍ simgesini ekleyerek gösterebiliriz.

Tam olarak işimiz bitmedi. Tepkimemiz henüz dengede değil çünkü okun iki tarafındaki oksijen ve hidrojen sayıları eşit değil. Bunu düzeltmek için, ${\text{H}}_2\text{O}$‍'yu $2$‍ ile çarparak dengelenmiş son moleküler denklemi elde ederiz:

Çift yer değiştirme tepkimelerinde anyon veya katyon değiş tokuş eden iki iyonik bileşik vardır. Çökelme ve nötralizasyon tepkimeleri, çift yer değiştirme tepkimelerinin iki yaygın türüdür. Çökelme tepkimelerinde su içerisinde tepkimeye giren iki maddeden çözünmeyen bir ürün elde edilir, bir çökelme tepkimesi, çözünürlük kurallarını kullanarak belirlenebilir. Nötralizasyon tepkimeleri, tepkimeye giren maddelerin asit ve baz olduğu durumda görülen tepkimelerdir ve güçlü bir asit ve/veya baz söz konusu olduğunda gerçekleşirler.