変位反応 単一置換反応としても知られる、化合物内の 1 つの元素が別の元素と置き換わる化学反応です。この反応では、反応性の低い元素が反応性の高い元素または金属に置き換えられ、新しい物質が形成されます。

この記事では、置換反応、単一置換反応、二重置換反応について例とともに説明します。

目次

• 変位反応とは何ですか?
• 変位反応の例
• 反応性シリーズ
• 変位反応の種類
• 単一変位反応
• 二重変位反応

変位反応とは何ですか?

反応の過程で、より反応性の高い原子がより反応性の低い原子を置換または置き換えて、新しい物質を形成する場合、そのような反応は置換反応と呼ばれます。金属と非金属の両方が置換反応に参加できますが、金属は他の金属とのみ置き換えることができ、非金属は非金属とのみ置き換えることができます。

置換反応では原子 1 つだけが置換されるため、置換反応は置換反応とも呼ばれます。 単一置換反応 。

学ぶ、

• 化学反応
• 化学反応の種類

変位反応の定義

置換反応は、反応性の高い元素が反応性の低い元素に取って代わる化学反応です。金属と非金属の両方がこのタイプの反応に関与します。これは、単一置換または交換反応としても知られています。

変位の反応式

置換反応の一般的な形式は次のように簡単に書くことができます。

A + CD → AD + C

上記の反応では、A は C よりも反応性が高いため、ここで置換反応が発生します。

変位反応の例

さまざまなタイプの変位反応に関連する例をいくつか示します。

• Mg + 2HCl → MgCl₂+H₂
• 亜鉛+CuSO₄→ ZnSO₄+付き
• Cl₂+ 2NaBr→ 2NaCl + Br₂
• CH₄+Cl₂→CH₃Cl + HCl

これらの反応は、化学反応に関与する元素の種類に基づいてさらに分類されます。それらについては以下で説明します。

金属置換反応

一部の金属は他の金属よりも反応性が高いため、金属置換反応が発生します。金属置換反応では、反応性の高い金属が反応性の低い金属と置き換わり、新しい塩を形成します。

金属の反応性は、反応性系列における位置に従って説明できます。上に配置された金属は、その下にある他のすべての金属よりも反応性が高くなります。金属置換反応の例を以下に示します。

亜鉛+CuSO ₄ → ZnSO ₄ +付き

上記の反応では、亜鉛は銅より反応性の高い金属であるため、硫酸銅溶液中の銅を置き換えます。

金属置換反応の例をさらにいくつか示します。

• Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂(g)
• 2Al+Fe₂○₃(s)→アル₂○₃(s) + 2Fe(s)

ハロゲン置換反応

ハロゲン置換反応は、化合物中の反応性の低いハロゲン化物が反応性の高いハロゲンに置き換えられるときに発生します。置換反応では、反応性の高いハロゲン原子が反応性の低いハロゲン化物イオンを酸化し、ハロゲン化物イオンが電子を失ってハロゲン原子を形成します。その後、ハロゲン原子は電子を獲得してハロゲン化物イオンを形成し、還元されます。

ハロゲン置換反応の例を以下に示します。

Cl ₂ + 2Kl → 2KCl + l ₂

ハロゲン置換反応の例をさらにいくつか示します。

• F₂(g) + 2 NaI (水溶液) → 2 NaF (水溶液) + I₂(s)
• Br₂(水溶液) + CaCl₂(aq) → CaBr₂(水) + Cl₂(g)

水素置換反応

水素置換反応では、酸中の水素が活性金属に置換されます。多くの金属は酸と急速に反応し、水中の水素を置き換えることができるほど反応性が高いです。この反応の生成物は金属水酸化物と水素ガスです。

水素置換反応の例を以下に示します。

2K+2H ₂ O→2KOH+H ₂

水素置換反応のさらにいくつかの例は次のとおりです。

• Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂(g)
• CaH₂(s) + 2H₂O(l) → Ca(OH)₂(aq) + 2H₂(g)

反応性シリーズ

反応性シリーズは、反応性が高いものから低いものへと順に並べられた一連の金属です。これは、単一置換反応の生成物を決定するために使用されます。この場合、金属 A が系列内で上位にある場合、溶液中で金属 A が別の金属 B に置き換わります。

金属は、反応性系列でその下にリストされている金属を置き換えることはできますが、それより上にリストされている金属を置き換えることはできません。たとえば、亜鉛は銅よりも活性が高く、溶液から銅イオンを追い出すことができます。次のような反応が起こります。

亜鉛+銅 ²⁺ → 亜鉛 ²⁺ (aq) + Cu(s)

ただし、銀は銅よりも反応性が低いため、溶液から銅イオンを置き換えることはできません。

学ぶ、 反応性シリーズ

変位反応図

置換反応の図を以下に示します。

コンピューターネットワーク

上記の反応をより効率的に理解するための簡単な実験を考えてみましょう。

必要な材料

実験に必要な材料は以下の通りです。

• 試験管
• 鉄の釘
• 硫酸銅溶液

理論

反応性系列によれば、反応性の高い金属が反応性の低い金属に取って代わります。鉄を銅と比較すると、反応度系列では鉄は銅の上に位置します。したがって、反応性の高い鉄が反応性の低い金属（銅）に取って代わられる傾向があります。

手順

指定された手順に従って実験を実行します。

• 試験管を洗って乾燥させます。
• 試験管内に青色の硫酸銅溶液 30 mL を加えます。
• 鉄釘をCuSOに浸します。₄試験管の中で約15分間放置します。
• CuSO の青色の強度を観察します。₄試験管内で行われる実験の前後。次のような反応が起こります。

Fe(s) + CuSO ₄ (aq) → FeSO ₄ (aq) + Cu(s)

観察

CuSO中に鉄釘を入れた場合₄溶液中、鉄が硫酸銅溶液から銅を置き換えて硫酸第一鉄溶液を形成します。銅金属の茶色がかった赤色の層が鉄釘の上に堆積します。

変位反応の種類

置換反応は大きく次の 2 種類に分類されます。

• 単一変位反応
• 二重変位反応

単一変位反応

単一置換反応は、化合物の 1 つの元素が別の元素によって置換される反応です。この反応は、酸化還元化学反応の一種です。この反応では色の変化が観察されますが、この反応では沈殿は形成されません。この反応は 1 つの元素のみの置換を伴うため、単一置換反応とも呼ばれます。

単一置換反応の一般的な形式は次のように図示されます。

A+BC→B+AC

単一変位反応の定義

単一置換反応は、イオンまたは元素が化合物から移動する、つまり化合物内の 1 つの元素が別の元素に置き換えられる酸化還元化学反応の一種です。

単一変位反応の例

塩素が臭化ナトリウムと反応すると、塩化ナトリウムと臭素が生成されます。この反応は次のようになります。

Cl ₂ (水溶液) + 2NaBr(水溶液) → NaCl + Br ₂ (aq)

この反応では、臭素が塩素に置き換えられ、塩化ナトリウムが生成されます。

単一変位反応のさらに 2 つの例は次のとおりです。

• Mg (s) + 2HCl (aq) → MgCl₂(aq) + H₂(g)
• 2K+2H₂O (l) → 2KOH (aq) + H₂(g)

二重変位反応

二重置換反応は、2 つの化合物が元素を交換し、2 つの新しい化合物が形成される反応です。この反応では、一方の反応物質のカチオンが他方の反応物質のアニオンと反応すると、沈殿物が形成されます。

二重置換反応の一般的な形式は次のように図示されます。

AB + CD → AD + CB

二重変位反応の定義

2 つの化合物間でイオンが交換され、2 つの新しい化合物が形成される化学反応を化学反応といいます。 二重変位反応 。

この反応では 2 つの置換が起こるため、二重置換反応と呼ばれます。二重置換反応または塩メタセシス反応としても知られています。

二重置換反応は次のように表すことができます。

二重変位反応の例

塩化バリウム溶液を硫酸ナトリウム溶液と混合すると、硫酸バリウムと塩化ナトリウムが形成されます。この反応は次のようになります。

すでに ₂ それで ₄ +BaCl ₂ →BaSO ₄ +2NaCl

この反応では、硫酸ナトリウムと塩化バリウムの間で硫酸イオンと塩化物イオンが交換され、これにより硫酸バリウムと塩化ナトリウムが形成されます。この反応により、硫酸バリウムの白色沈殿が形成されます。

以下に、二重置換反応のさらにいくつかの例を示します。

• AgNO₃(水溶液) + NaCl (水溶液) → AgCl (s) + NaNO₃(aq)
• HCl (水溶液) + KOH (水溶液) → KCl (水溶液) + H₂お(l)

単一変位反応と二重変位反応の違い

単一置換反応と二重置換反応の違いは次のとおりです。

変位反応の応用

置換反応は化学において幅広い用途がありますが、そのうちのいくつかは次のとおりです。

• 置換反応は、鉱石から金属を抽出する際に使用されます。

• これは、酸化物からアルミニウムを鉄に置き換えるテルミット溶接に使用されます。

• 酸塩基の中和もこの反応の重要な応用です。

• 置換反応は鋼の形成にも使用され、酸化物から炭素が鉄と置き換わります。

• 水素ガスの製造にも使用されます。

• この反応は金属の腐食防止にも役立ちます。

• 変位反応は炎光測光にも利用できます。

また、読んでください

• 酸化還元反応
• 沈殿反応
• 中和反応

変位反応: FAQ

変位反応とは何ですか? 2 つの例を挙げてください。

反応性の低い元素がより反応性の高い元素に置き換えられる反応は、置換反応として知られています。置換反応の 2 つの例は次のとおりです。

• Fe + CuSO₄→ FeSO₄+付き
• 亜鉛 + FeSO₄→ ZnSO4 + Fe

変位反作用の法則とは何ですか?

置換反応の法則は、化合物内の反応性の高い元素が反応性の低い元素と置き換わることです。

二重変位反応の 5 つの例は何ですか?

二重置換反応の例は次のとおりです。

• Mg+Cu(NO₃)₂→Mg(NO₃)₂+付き
• AgNO₃+ NaCl → AgCl + NaNO₃
• HCl + KOH → KCl + H₂○
• すでに₂それで₄+BaCl₂→BaSO₄+2NaCl
• Zn + 2HCl → ZnCl₂+H₂

単一変位反応とは何ですか?

単一置換反応は、化合物内の 1 つの元素が類似しているが反応性の低い元素を置き換える反応です。

変位反応の一般形式は何ですか?

置換反応の一般的な形式は次のとおりです。

A + CD → AD + C