If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Եթե գտնվում ես վեբ զտիչի հետևում, խնդրում ենք համոզվել, որ *.kastatic.org և *.kasandbox.org տիրույթները հանված են արգելափակումից։

Հիմնական նյութ

Տեղակալման ռեակցիաներ

Տեղակալման ռեակցիայի սահմանումը։ Վերջանյութերի կանխատեսումը և որշումը ակտիվության շարքի օգտագործման միջոցով։ 

Ի՞նչ է տեղակալման ռեակցիան

Տեղակալման ռեակցիան (երբեմն կոչվում է նաև միակի փոխարինման ռեակցիա) պարզ և բարդ նյութերի միջև ընթացող ռեակցիայի տեսակ է, որտեղ պարզ նյութի ատոմները տեղակալում են բարդ նյութի բաղադրությունում առկա տարրերից որևէ մեկի ատոմները: Որպես ելանյութ հանդես են գալիս պարզ նյութեր, ինչպիսիք են մետաղական ցինկը կամ ջրածին գազը, գումարած որևէ միացության ջրային լուծույթ։ Երբ տեղի է ունենում տեղակալման ռեակցիա, որպես վերջանյութեր առաջանում են նոր միացության ջրային լուծույթ և մեկ այլ պարզ նյութ։ Տեղակալման ռեակցիայի ընդհանուր սխեման ներկայացված է ստորև։
AB(լթ)+CA+CB(լթ)
                                
               պարզ նյութեր              
Տեսնում ենք, որ AB միացության մեջ A-ն տեղակալվել է C-ով , և արդյունքում առաջացրել նոր CB միացություն և A պարզ նյութ։ Հնարավոր է նաև նկատած լինես, որ A-ն սկզբնական լուծույթում իոնի տեսքով է, իսկ վերջանյութերում ստացվում է իր պարզ նյութի ձևով։ Այնինչ C ելանյութն անում է ճիշտ հակառակը՝ սկզբում հանդես է գալիս որպես պարզ նյութ, իսկ վերջում՝ ջրային լուծույթում իոնի տեսքով որպես CB(լթ)-ի բաղադրիչ մաս։
Փորձենք ռեակցիայի օրինակով հասկանալ այս ձևակերպումը։
AgNO3(լթ)+Cu(պ)  ?
          
Անգույն, թափանցիկ
     լուծույթ
Հավանաբար նկատեցիր, որ վերոնշյալ ռեակցիայի վերջանյութերը դեռ որոշված չեն։ Հավանական է, որ ռեակցիան ընդհանրապես չի ընթանա։ Հաջորդ բաժնում կպարզաբանենք, թե ինչպես կարող ենք կանխորոշել ռեակցիայի ընթացքը, և ինչ վերջանյութեր կարող են առաջանալ։ Մինչդեռ, օգտագործելով մեր դիտողական հմտությունները՝ փորձենք հասկանալ, թե ինչ է կատարվում։
Նկատեցի՞ր գույնի փոփոխություն և նստվածքի գոյացում։ Կարծես թե ընթանում է քիմիական ռեակցիա։ Նկարը՝ Toby Hudson from Wikimedia Commons, CC BY-SA 3,0 AU
Ի՞նչ տեսք ունի այս ռեակցիան իրական կյանքում։
Սկզբում ունենք անգույն, թափանցիկ արծաթի(I) նիտրատի լուծույթ, ապա լուծույթի մեջ ընկղմում ենք պղնձյա փայլուն լար։ Լուծույթը ներկվում է ծովային կապույտ երանգով, իսկ պղնձյա լարը սկսում է ձեռք բերել գորշ և անհարթ տեսք։ Հրաշալի՜ է։
Այժմ փորձենք բացատրել այս երևույթը քիմիայի օգնությամբ։

Տեղակալման ռեակցիաների վերջանյութերի որոշումը

Երբ փորձում ենք պարզել՝ արդյոք տեղակալման ռեակցիա տեղի կունենա, թե ոչ, անհրաժեշտ է պատասխանել երկու հիմնական հարցերին.
1. Որո՞նք են այն երկու տարրերը, որոնք կարող են տեղերով փոխանակվել մեր առաջարկած ռեակցիայում։
Ընդհանուր առմամբ, տարրերը, որոնք առաջացնում են անիոններ, կարող են տեղակալել միացության անիոնին, իսկ տարրերը, որոնք ձևավորում են կատիոններ, կարող են տեղակալել միացության կատիոնին։ Հետևյալ ուղեցույցերը կօգնեն որոշել, թե ինչ իոններ կարող է առաջացնել տվյալ տարրը:
  • Մետաղները հիմնականում առաջացնում են կատիոններ։ Դրանք են 1-ին և 2-րդ խմբերի տարրերը, 13-րդ և 14-րդ խմբերի որոշ տարրերը և անցումային մետաղները։
    • Տեղակալման ռեակցիաներին մասնակցող տարածված ոչ մետաղները 17-րդ խմբի տարրերն են, որոնք հիմնականում առաջացնում են 1- լիցքով անիոններ։
    • Ջրածինը տեղակալման ռեակցիաներում հիմնականում առաջացնում է H+ կատիոն։
Մետաղական պղնձի և արծաթի(I) նիտրատի ջրային լուծույթի միջև ընթացող ռեակցիայում մետաղական պղինձը կձգտի առաջացնելու պղնձի կատիոններ, քանի որ այն անցումային մետաղ է։ Պղնձի կատիոնները կարող են տեղակալել արծաթի կատիոններին AgNO3(լթ) միացության մեջ և առաջացնել մի նոր միացություն։
2. Ի՞նչ նոր միացություն կառաջանա որպես վերջանյութ։
Իմանալով, թե որ տարրը կարող է տեղակալվել մեր իոնային միացության մեջ, կարող ենք կանխատեսել, թե ինչ վերջանյութեր կառաջանան։ Այս օրինակում AgNO3(լթ)-ի արծաթի իոնները կարող են տեղակալվել պղնձով՝ առաջացնելով Cu(NO3)2(լթ)։ Ռեակցիայի ընթացքում, որպես վերջանյութ նաև կառաջանա մետաղական արծաթ՝ Ag(պ)։ Լրիվ, հավասարեցված ռեակցիան կարող ենք գրել հետևյալ կերպ՝
2AgNO3(լթ)+Cu(պ)Cu(NO3)2(լթ)+2Ag(պ)
Համապատասխանում է, արդյո՞ք, սա մեր տեսածին։ Պարզվում է, որ Cu(NO3)2-ի ջրային լուծույթը կապտականաչավուն է, ինչով բացատրում է լուծույթի գունափոխությունը։ Գորշ անհարթությունը, որը պատում է պղնձալարը, առաջանում է վերջինիս մակերևույթին մետաղական արծաթի նստվածքագոյացման հետևանքով։
Կարո՞ղ ես մտաբերել այլ չափումներ, որոնք կօգնեն ստուգել մեր եզրակացությունները։

Տեղակալման ռեակցիայի ընթացքի կանխատեսումը

Պարզելուց հետո, թե որ տարրերը կարող են փոխանակվել մեր տեղակալման ռեակցիայում, կարող ենք կանխատեսել ռեակցիայի ընթանալու հանգամանքը՝ հիմնվելով երկու տարրերի հարաբերական ռեակցիոնունակությունների վրա։ Դրանք են C-ն և A-ն վերոնշյալ ընդհանուր սխեմայում, կամ արծաթն ու պղինձը մեր բերած ռեակցիայի օրինակում։ Եթե C տարրն ավելի ռեակցիոնունակ է, քան A տարրը, ապա C-ն կտեղակալի A-ին միացության մեջ։ Իսկ եթե C տարրը A տարրից ավելի քիչ ռեակցիոնունակ է, ապա ռեակցիան չի ընթանա։
Ռեակցիոնունակության շարքը, որը հայտնի է նաև որպես ակտիվության շարք, դասակարգում է տարրերն՝ ըստ իրենց ռեակցիոնունակության, որոշ տեսակի ռեակցիաների համար, այդ թվում՝ տեղակալման ռեակցիաների։ Ակտիվության շարքում ավելի ռեակցիոնունակ տարրերը դուրս են մղում (տեղակալում են) ավելի քիչ ռեակցիոնունակ տարրերին, բայց ոչ հակառակը։ Գոյություն ունեն առանձին դասակարգումներ ըստ ակտիվության՝ կատիոններ առաջացնող և անիոններ առաջացնող տարրերի համար։
Այն տարրերի համար, որոնք ձգտում են վերցնել էլեկտրոններ՝ առաջացնելով անիոններ, ակտիվության շարքն ամենառեակցիոնունակ տարրից դեպի ամենաքիչ ռեակցիոնունակ տարրն ունի հետևյալ տեսքը․
Ամենաշատ ռեակցիոնունակ     F2>Cl2>Br2>I2     Ամենաքիչ ռեակցիոնունակ
Այս տարրերի ռեակցիոնունակության կարգը հիշելու համար կարող ես նաև դիտարկել նրանց դիրքը պարբերական աղյուսակում՝ 17-րդ խմբում։ Որքան ավելի բարձր է տարրի դիրքը սյունակում, այնքան ավելի ռեակցիոնունակ է այն։ Հիմնվելով այս ակտիվության շարքի վրա՝ կարող ենք կանխորոշել, որ Br2-ը կտեղակալի I2-ին տեղակալման ռեակցիայում, բայց Br2-ը չի փոխազդի ֆտորիդ իոններ պարունակող միացության հետ։
Կատիոններ առաջացնող տարրերի համար ակտիվության շարքն ավելի երկար է, իսկ օրինաչափությունները՝ ոչ այդքան պարզ։ Կատիոնների ակտիվության շարքի օրինակ կարող ես տեսնել ստորև:
Ռեակցիոնունակությունը բավականին բարդ հասկացություն է։ Վերջի վերջո, գոյություն ունեն տարբեր տեսակի ռեակցիաներ, և հաշվի առնելով դա՝ ռեակցիոնունակության ո՞ր տեսակն ենք իրականում այստեղ դասակարգում։ Այս պարագայում հաշվի են առնվում մի շարք հատկություններ, ինչպիսիք են ռեակցիոնունակությունը ջրի և թթուների հետ, ինչպես նաև, թե որքան հեշտ է տարրը կորցնում էլեկտրոն (-ներ)՝ առաջացնելով կատիոններ։ Արդյունքում՝ ռեակցիոնունակությունը կարելի է սահմանել տարբեր եղանակներով, սակայն, քո ուսուցչից բացատրություններից կամ դասագրքում ներկայացվածից կախված՝ հնարավոր է նկատես, որ որոշ տարրեր դասակարգված են այլ կերպ։ Այս հոդվածում, մեր օրինակները լուծելիս, կօգտվենք ռեակցիոնունակության համար բերված վերոնշյալ շարքից:
Ռեակցիոնունակության շարքի կիրառման տրամաբանությունը նույնն է ինչպես կատիոնների, այնպես էլ անիոնների համար։
Ավելի ռեակցիոնունակ տարրերը տեղակալում են (դուրս են մղում) ավելի քիչ ռեակցիոնունակ տարրերին միացության մեջ։
Վերադառնանք AgNO3(լթ) և պղնձյա լարի փոխազդեցության մասին մեր փորձին։ Կատիոնների ռեակցիոնունակության շարքում տեսնում ենք, որ պղինձն ավելի բարձր դիրքում է գտնվում, քան արծաթը։ Ուրեմն սպասելի է, որ տեղակալման ռեակցիայում պղինձը կլինի արծաթից ավելի ռեակցիոնունակ։ Ուստի կարող ենք կանխատեսել, որ Ag+-ը կտեղակալվի Cu2+-ով, ինչը համապատասխանում է մեր արդյունքներին։ Ուռա՜։

Օրինակ․ տեղակալման ռեակցիայի վերջանյութերի որոշումը

Դիտարկենք հետևյալ ռեակցիան․
AlPO4(լթ)+Mg(պ)
Առաջին հերթին պետք է որոշել, թե Mg-ն որ տարրին կարող է տեղակալել AlPO4 միացության մեջ։ Al-ը մետաղ է, որը հիմնականում առաջացնում է 3+ լիցքով կատիոններ։ Համոզվելու համար՝ արի հիշենք, որ AlPO4-ը չեզոք միացություն է, իսկ ֆոսֆատ անիոնը ունի 3- լիցք, ուստի ալյումինի կատիոնը պետք է ունենա 3+ լիցք։ Քանի որ Mg-ը նույնպես կատիոններ առաջացնող մետաղ է, ապա սպասելի է, որ Mg-ը կտեղակալի Al-ին մեր միացության մեջ։ Եթե ստուգենք կատիոնների ռեակցիոնունակության շարքը՝ կտեսնենք, որ մագնեզիումն ավելի ռեակցիոնունակ է, քան ալյումինը, ուստի, ըստ մեր կանխատեսումների՝ տեղակալման ռեակցիան կընթանա։
Ի՞նչ վերջանյութեր կառաջանան այս տեղակալման ռեակցիայի արդյունքում։ Սպասելի է, որ կառաջանան պարզ նյութ՝ Al(պ), և նոր իոնային միացություն՝ Mg3(PO4)2։
Արդյունքում ստացվում է հետևյալ ռեակցիան․
AlPO4(լթ)+Mg(պ)Al(պ)+Mg3(PO4)2(լթ)               Զգուշացում․ Ռեակցիան հավասարեցված չէ՛։
Ռեակցիան դեռ հավասարեցված չէ։ Սա կարելի է ուղղել՝ ռեակցիայի ձախ մասում AlPO4-ի մոտ գրելով 2 գործակիցը, Mg(պ)-ի մոտ՝ 3, իսկ վերջանյութերի մասում Al(պ)-ի մոտ գրելով 2 գործակիցը։ Արդյունքում՝ վերջնական հավասարեցված ռեակցիան կունենա հետևյալ տեսքը․
2AlPO4(լթ)+3Mg(պ)2Al(ն)+Mg3(PO4)2(լթ)

Ամփոփում

Տեղակալման ռեակցիաներն ունեն հետևյալ ընդհանուր տեսքը․
AB(լթ)+CA+CB(լթ)
որտեղ միացության մեջ մեկ տարրը փոխարինվում է մեկ այլ տարրով՝ առաջացնելով նոր պարզ նյութ և նոր միացություն (բարդ նյութ)։ Տեղակալման ռեակցիաների մասին նաև կարևոր է հիշել․
  1. Այն տարրերը, որոնք ձգտում են առաջացնել կատիոններ (հիմնականում մետաղները կամ ջրածին գազը), միացություններում տեղակալում են կատիոններին, իսկ այն տարրերը, որոնք ձգտում են առաջացնել անիոններ (հիմնականում 17-րդ խմբի հալոգենները), միացություններում տեղակալում են անիոններին։
  2. Ակտիվության շարքում ավելի վեր տեղակայված տարրը տեղակալման ռեակցիայում ավելի ռեակցիոնունակ է։ Ըստ մեր կանխատեսումների՝ տեղակալման ռեակցիան կընթանա, երբ միացության մեջ ավելի քիչ ռեակցիոնունակ տարրը կարող է տեղակալվել ավելի շատ ռեակցիոնունակ տարրով։

Փորձիր ինքդ

Խնդիր 1

Որո՞նք են հետևյալ տեղակալման ռեակցիայի համար կանխատեսվող վերջանյութերը։
NaBr(լթ)+Cl2
Ընտրիր ճիշտ պատասխանը։

Խնդիր 2

Եթե ցանկանում ենք CuSO4-ի ջրային լուծույթից նստեցնել (դուրս մղել, տեղակալել) մետաղական պղինձ, ապա հետևյալ նյութերից ո՞րը պետք է ավելացնենք մեր լուծույթին։
Ընտրիր ճիշտ պատասխանը։

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

Առայժմ հրապարակումներ չկան։
Անգլերեն հասկանո՞ւմ ես: Սեղմիր այստեղ և ավելի շատ քննարկումներ կգտնես «Քան» ակադեմիայի անգլերեն կայքում: