11.7: Reacciones de Reemplazo Único
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¿Por qué la plata es oscura?
El plato y la jarra mostrados anteriormente proporcionan un ejemplo de deslustre, una reacción química provocada cuando el metal plateado reacciona con gas sulfuro de hidrógeno producido por algunos procesos industriales o como resultado de materiales animales o vegetales en descomposición:
\[2 \ce{Ag} + \ce{H_2S} \rightarrow \ce{Ag_2S} + \ce{H_2}\nonumber \]
El deslustre se puede eliminar usando varios abrillantadores, pero el proceso también elimina una pequeña cantidad de plata junto con el deslustre.
Reacciones de reemplazo único
Una reacción de reemplazo único es una reacción en la que un elemento reemplaza a un elemento similar en un compuesto. La forma general de una reacción de reemplazo único (también llamada desplazamiento único) es:
\[\ce{A} + \ce{BC} \rightarrow \ce{AC} + \ce{B}\nonumber \]
En esta reacción general, el elemento\(\ce{A}\) es un metal y reemplaza al elemento\(\ce{B}\) (también un metal) en el compuesto. Cuando el elemento que está haciendo el reemplazo es un no metal, debe reemplazar otro no metálico en un compuesto, y la ecuación general se convierte en:
\[\ce{Y} + \ce{XZ} \rightarrow \ce{XY} + \ce{Z}\nonumber \]
(Donde\(\ce{Y}\) es un no metal y reemplaza el no metal\(\ce{Z}\) en el compuesto por\(\ce{X}\).)
Repuesto de Metal
El magnesio es un metal más reactivo que el cobre. Cuando se coloca una tira de metal de magnesio en una solución acuosa de nitrato de cobre (II), reemplaza al cobre. Los productos de la reacción son nitrato de magnesio acuoso y cobre metálico sólido.
\[\ce{Mg} \left( s \right) + \ce{Cu(NO_3)_2} \left( aq \right) \rightarrow \ce{Mg(NO_3)_2} \left( aq \right) + \ce{Cu} \left( s \right)\nonumber \]
Esta subcategoría de reacciones de reemplazo único se denomina reacción de reemplazo de metal porque es un metal que se está reemplazando (cobre).
Reemplazo de Hidrógeno
Muchos metales reaccionan fácilmente con los ácidos y cuando lo hacen, uno de los productos de la reacción es el gas hidrógeno. El zinc reacciona con ácido clorhídrico para producir cloruro de zinc e hidrógeno acuosos (figura a continuación).
\[\ce{Zn} \left( s \right) + 2 \ce{HCl} \left( aq \right) \rightarrow \ce{ZnCl_2} \left( aq \right) + \ce{H_2} \left( g \right)\nonumber \]
En una reacción de reemplazo de hidrógeno, el hidrógeno en el ácido es reemplazado por un metal activo.
Algunos metales son tan reactivos que son capaces de reemplazar el hidrógeno en el agua. Los productos de tal reacción son el hidróxido metálico y el gas hidrógeno. Todos los metales del grupo 1 se someten a este tipo de reacción. El sodio reacciona vigorosamente con el agua para producir hidróxido de sodio acuoso e hidrógeno (ver figura a continuación).
\[2 \ce{Na} \left( s \right) + 2 \ce{H_2O} \left( l \right) \rightarrow 2 \ce{NaOH} \left( aq \right) + \ce{H_2} \left( g \right)\nonumber \]
Reemplazo de Halógenos
El elemento cloro reacciona con una solución acuosa de bromuro de sodio para producir cloruro de sodio acuoso y bromo elemental:
\[\ce{Cl_2} \left( g \right) + 2 \ce{NaBr} \left( aq \right) \rightarrow 2 \ce{NaCl} \left( aq \right) + \ce{Br_2} \left( l \right)\nonumber \]
La reactividad del grupo halógeno (grupo 17) disminuye de arriba a abajo dentro del grupo. El flúor es el halógeno más reactivo, mientras que el yodo es el menor. Dado que el cloro está por encima del bromo, es más reactivo que el bromo y puede reemplazarlo en una reacción de reemplazo de halógeno.
Resumen
- La serie de actividades describe las reactividades relativas de metales y halógenos.
Revisar
- ¿Qué es una reacción de reemplazo de metal?
- ¿Un no metal reemplazará a un metal?
- ¿Cuál es el halógeno más reactivo?
- ¿Qué productos obtendré si agrego potasio metal al agua?