Reazione di scambio semplice: rappresentazione, scala di attività

Una reazione di scambio semplice è una reazione di ossidoriduzione in cui un elemento più reattivo sostituisce un elemento meno reattivo presente in un composto; nella maggior parte delle reazioni di scambio semplice sono presenti un elemento e un composto ionico.

Una tale reazione  può essere rappresentata come:
A + BC → AC + B

Si possono verificare due situazioni:

1)      un metallo sostituisce un altro metallo come, ad esempio:

Li_(s) + NaCl_(aq) → LiCl_(aq) + Na_(s)

2)      un non metallo sostituisce un non metallo come, ad esempio:

F_2(g) + 2 KI_(aq)→ I_2(aq) + 2 KF_(aq)

Per quanto riguarda il primo caso bisogna tener presente che la reattività dei metalli è correlata alle loro posizioni nella scala di attività: un metallo posizionato più in alto nella scala di attività può spostare il metallo che si trova in una posizione più bassa.

Se un nastro di magnesio viene messo in una soluzione di solfato di sodio si può notare che il colore blu della soluzione scompare infatti è avvenuta la reazione di scambio semplice:

Mg_(s) + CuSO_4(aq) → MgSO_4(aq) + Cu_(s)

Nella scala di attività infatti il magnesio si trova in posizione più alta rispetto al rame e pertanto è più reattivo quindi riesce a spostare il rame dalla soluzione di solfato di rame.

Il rame è meno reattivo di altri elementi come zinco, alluminio, piombo e ferro e pertanto se uno di tali metalli viene posto in una soluzione di solfato di rame avvengono le seguenti reazioni:

Zn_(s) + CuSO_4(aq) → ZnSO_4(aq) + Cu_(s)

2 Al_(s) + 3 CuSO_4(aq) → Al₂(SO₄)_3(aq) + 3 Cu_(s)

Fe_(s) + CuSO_4(aq) → FeSO_4(aq) + Cu_(s)

Pb_(s) + CuCl_2(aq) → PbCl_2(aq)  + Cu_(s)

I metalli più reattivi come sodio, litio e potassio reagiscono con gli acidi per dare sali metallici e idrogeno gassoso:

2 Na_(s) + 2 HCl_(aq) → 2 NaCl_(aq) + H_2(g)

2 K_(s) +  H₂SO_4(aq) → K₂SO_4(aq) + H_2(g)

Per quanto riguarda il secondo caso un anione sostituisce un altro anione, ad esempio l’alogeno più reattivo sostituisce quello meno reattivo:

Cl_2(g) + 2 NaBr_(aq) → 2 NaCl_(aq) + Br_2(g)

In questa reazione il cloro che è più reattivo del bromo lo sostituisce formando un sale

Analogamente il bromo che è meno reattivo dello iodio lo sostituisce formando il sale

Br_2(g) + 2 KI_(aq) → 2 KBr_(aq) + I_2(aq)