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Pour générer la série de réactivité, nous pouvons tester la réactivité des métaux en voyant comment différents métaux réagissent dans des réactions de déplacement. Dans cet article, nous verrons ce que sont les réactions de déplacement, leur rôle dans la détermination de la série de réactivité, comment prédire le résultat, ainsi que les équations ioniques et les réactions d'oxydoréduction.
- Cet article traite des réactions de déplacement, ainsi que de leur formule.
- Nous commencerons par analyser ce que sont les réactions de déplacement.
- Ensuite, nous verrons ce que sont les équations ioniques.
- Pour finir, nous étudierons ce que sont les réactions d'oxydation, de réduction et d'oxydoréduction.
Qu'est-ce qu'une réaction de déplacement ?
Les réactionsde déplacement sont des réactions chimiques dans lesquelles unmétal plus réactif( un métal qui a plus tendance à perdre des électrons) déplace un métal moins réactif d'une solution aqueuse de l'un de ses sels.
Cela peut sembler très confus, mais cela signifie simplement que si un métal, par exemple le magnésium, est plus réactif qu'un autre métal dans un composé, par exemple les ions cuivre (II) dans le sulfate de cuivre, alors le métal le plus réactif remplacera et expulsera les ions métalliques les moins réactifs du composé. Ces ions métalliques forment alors l'élément métallique dans la solution.
Il est important de noter quetoutes les réactions de déplacement sont également des réactions redox (réactions d'oxydo-réduction) car elles impliquent l'échange d'électrons .
Réaction de déplacement entre le magnésium et le sulfate de cuivre :
Le magnésium est plus réactif que le cuivre, il remplace donc le cuivre dans le sel (il forme en fait des ions magnésium qui réagissent avec les ions sulfate, et forment du sulfate de magnésium).
$$Mg{(s)} + CuSO_{4}{(aq)} \rightarrow MgSO_{4}{(aq)} + Cu{(s)}$$$
Que nous apprennent les réactions de déplacement ?
Les réactions de déplacement nous aident à classer les différents métaux en fonction de leur réactivité. Elles sont donc importantes pour établir la série de réactivité.
Dans l'article "Série de réactivité", nous avons abordé deux façons de déterminer quels métaux sont plus réactifs que d'autres en observant et en comparant la vigueur avec laquelle un métal réagit à l'eau et à l'acide. Plus un métal réagit vigoureusement, plus il est réactif.
Cependant, tu peux remarquer que certains d'entre eux réagissent de façon très similaire et sont pareillement réactifs - par exemple, le magnésium, l'aluminium, le zinc et le fer ont tous des réactions très lentes avec l'eau - il est donc difficile d'ordonner ces métaux par réactivité de façon précise.
C'est là que les réactions de déplacement s'avèrent vraiment utiles.
Comme nous savons qu'un métal plus réactif déplacera toujours un métal moins réactif d'une solution aqueuse de l'un de ses sels, nous pouvons faire réagir ensemble [le métal A] et [le composé de métal B] pour voir si le métal B est déplacé (expulsé).
Si c'est le cas, le métal A doit être plus réactif que le métal B.
Par exemple, examinons la réaction entre le magnésium et le sulfate de zinc dans une solution aqueuse.
$$Mg(s) + ZnSO_4(aq) \rightarrow ?$$
Dans cette réaction, le magnésium déplace les ions zinc dans le sel, ce qui fait que les ions zinc sont déplacés et forment du zinc métal. Les ions sulfate ne changent pas.
L'équation chimique complète de cette réaction est la suivante :
$$Mg(s) + ZnSO_4(aq) \rightarrow MgSO_4(aq) + Zn(s)$$.
Comme le magnésium a déplacé le zinc, nous savons maintenant que le magnésium est le métal le plus réactif. Cependant, si nous faisions réagir du zinc avec du sulfate de magnésium, il n'y aurait aucune réaction. Par conséquent, nous savons que le zinc est moins réactif que le magnésium.
Les réactions de déplacement ne nous renseignent pas seulement sur les réactifs, mais elles ont aussi de nombreuses applications importantes en chimie, notamment la production de métaux à partir de leurs minerais, la synthèse de nouveaux composés et l'analyse de composés inconnus.
Quelle est l'équation des réactions de déplacement ?
Il existe deux types de réactions de déplacement : les réactions de simple et de double remplacement. Elles suivent toutes deux le même principe (un métal à plus forte réactivité déplace ou "expulse" un métal à plus faible réactivité d'un composé), mais ont un aspect légèrement différent.
Les formules des réactions de simple et de double remplacement sont les suivantes :
Réaction à simple déplacement :
$$A + BC \rightarrow AC + B$$.
A serait le métal à plus forte réactivité qui expulse le métal à plus faible réactivité, B.
Réaction de double déplacement :
$$AB + CD \rightarrow AD + BC$$.
Comment peut-on prédire l'issue des réactions de déplacement ?
Nous pouvons savoir si un métal va déplacer un autre métal dans une réaction de déplacement en posant quelques questions :
- Le métal qui ne fait pas partie d'un composé est-il plus réactif que le métal qui fait partie d'un composé ?
- Le composé métallique (sel) est-il dans une solution aqueuse (le symbole de l'état se trouve-t-il à côté (aq)) ?
Si la réponse à ces deux questions est oui, alors les deux réagiront dans une réaction de déplacement, et l'élément métallique déplacera le métal dans le sel !
Par exemple, examinons la réaction entre le fer et la solution de nitrate de plomb (II).
$$Fe(s) + Pb(NO_3)_2(aq) \rightarrow ?$$
Répondons aux deux questions ensemble :
- Le métal qui ne fait pas partie d'un composé est-il plus réactif que le métal qui fait partie d'un composé ?
- Oui, en regardant la série de réactivité, le fer est plus réactif que le plomb qui se trouve dans un sel (nitrate de plomb).
- Le composé métallique (sel) est-il en solution aqueuse (le symbole de l'état se trouve-t-il à côté (aq)) ?
- Oui, le nitrate de plomb est dans une solution aqueuse, car il y a un (aq) à côté de lui \(Pb(NO_3)_2(aq)\).
Par conséquent, nous savons que le fer va déplacer les ions de plomb dans le sel pour former du nitrate de fer. Les ions de plomb sont déplacés et forment ainsi du plomb métal, qui se trouve donc simplement dans la solution sous forme de plomb.
L'équation symbolique de la réaction est la suivante :
$$Fe(s) + Pb(NO_3)_2(aq) \rightarrow Fe(NO_3)_2(aq) + Pb(s)$$.
Ilpeut être utile de penser qu'il s'agit simplement d'un échange de place entre lefer et le plomb.
Exemples de réactions de déplacement
Réactions de déplacement simple: lorsque du zinc est ajouté à une solution de sulfate de cuivre, le zinc déplace le cuivre du composé, formant du sulfate de zinc et du cuivre :
$$Zn + CuSO_4 \rightarrow ZnSO_4 + Cu$$$.
Réaction de double déplacement : lorsque des solutions aqueuses d'iodure de potassium et de nitrate de plomb sont combinées, l'ion iodure et l'ion nitrate échangent leurs places, formant de l'iodure de plomb solide et du nitrate de potassium aqueux :
$$2KI (aq) + Pb(NO_3)_2 (aq) \rightarrow 2KNO_3 (aq) + PbI_2 (s)$$.
Réaction d'oxydoréduction: rappelle-toi que toutes les réactions de déplacement sont des réactions d'oxydoréduction car il y a un échange d'électrons. Lorsqu'on ajoute du magnésium métallique à de l'acide chlorhydrique, le magnésium est oxydé en ions magnésium et du gaz hydrogène est produit, tandis que les ions hydrogène sont réduits pour former du gaz hydrogène :
$$Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2$$$.
Exemples de réaction de déplacement d'halogène
Leshalogènes sont des éléments non métalliques très réactifs. Il s'agit du fluor, du chlore, du brome, de l'iode et de l'astate, qui font partie du groupe VIIA du tableau périodique.
Les réactions de déplacement des halogènes sont très similaires aux réactions de déplacement des métaux, mais au lieu qu'un métal en déplace un autre, c'est l'halogène le plus réactif qui déplace un autre halogène dans un composé. Voici quelques exemples de réactions de déplacement d'halogènes :
Déplacement du chlore : le chlore gazeux peut déplacer le brome ou l'iode de leurs composés. Par exemple, lorsqu'on fait barboter du chlore gazeux dans une solution de bromure de potassium, le chlore déplace le brome pour former du chlorure de potassium et du brome gazeux :
$$Cl_2 (g) + 2KBr (aq) \rightarrow 2KCl (aq) + Br_2 (l)$$.
Déplacement du brome: Le brome peut déplacer l'iode de ses composés. Par exemple, lorsque de l'eau bromée est ajoutée à une solution d'iodure de potassium, le brome déplace l'iode pour former du bromure de potassium et de l'iode :
$$Br_2 (aq) + 2KI (aq) \rightarrow 2KBr (aq) + I_2 (s)$$.
Déplacement du fluor: Le fluor est le plus réactif de tous les halogènes et peut déplacer n'importe quel autre halogène de ses composés. Par exemple, lorsqu'on fait passer du fluor gazeux sur un échantillon d'iode, le fluor déplace l'iode pour former du pentafluorure d'iode :
5F_2 (g) + 2I_2 (s) \rightarrow 2IF_5 (l)$$.
Fig. . Tableau des réactions de déplacement d'halogènes avec informations sur les produits.
Réactions de déplacement - Principaux enseignements
Les réactionsde déplacement sont des réactions dans lesquelles un métal plus réactif déplace un métal moins réactif d'une solution aqueuse de l'un de ses sels. Nous pouvons nous en servir pour prédire l'issue d'une réaction entre un élément métallique et un sel impliquant un métal différent.
Les réactions de déplacement peuvent être utilisées pour déterminer lequel des deux métaux est le plus réactif. Elles peuvent donc être utilisées pour construire la série de réactivité.
Les réactions de déplacement sont des réactions d'oxydoréduction (réduction-oxydation).
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