Phản ứng thế

Định nghĩa

Phản ứng thế là phản ứng trong đó một nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử trong phân tử bị thay thế bởi nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác. Phản ứng thế gặp ở cả vô cơ lẫn hữu cơ:

  • Hoá học vô cơ: nguyên tử của đơn chất thay thế nguyên tử của một nguyên tố khác trong hợp chất. Vì có đơn chất tham gia và tạo thành nên luôn là phản ứng oxi hoá – khử.
  • Hoá học hữu cơ: nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử trong phân tử hữu cơ bị thay bằng nguyên tử hoặc nhóm khác. Ví dụ: H của alkane, benzene bị thay bằng halogen; H của nhóm –OH trong alcohol bị thay bằng sodium; halogen trong dẫn xuất halogen bị thay bằng –OH.

Dấu hiệu nhận biết

  • Vô cơ: mỗi vế có một đơn chất và một hợp chất.
    • Kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động hoá học của kim loại đẩy H2 ra khỏi dung dịch HCl hoặc H2SO4 loãng.
    • Kim loại mạnh đẩy kim loại yếu khỏi dung dịch muối (trừ Na, K, Ca, Ba tan trong nước).
    • Cl2 đẩy Br2 ra khỏi dung dịch NaBr.
  • Hữu cơ: mạch carbon giữ nguyên, một nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử bị thay, kèm một sản phẩm phụ như HCl, HBr, H₂ hoặc muối.
    • Halogen hoá alkane cần chiếu ánh sáng hoặc đun nóng; halogen hoá benzene cần xúc tác iron(III) halide, nhiệt độ cao.

Ví dụ

Ví dụ 1: kim loại tác dụng với acid

Zn + 2HCl ZnCl2 + H2

Nguyên tử Zn thay thế nguyên tử H trong HCl, tạo muối ZnCl2 và khí hydrogen sủi bọt; đây là cách điều chế H2 trong phòng thí nghiệm.

Ví dụ 2: kim loại đẩy kim loại khỏi muối

Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu

Fe đứng trước Cu trong dãy hoạt động hoá học nên đẩy Cu ra khỏi dung dịch muối: đinh sắt phủ lớp đồng đỏ, dung dịch nhạt màu xanh.

Ví dụ 3: halogen hoá alkane

CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl

Chiếu ánh sáng tử ngoại vào hỗn hợp methane và chlorine: một nguyên tử H của methane bị thay bằng nguyên tử Cl, tạo chloromethane. Phản ứng có thể tiếp tục thế các nguyên tử H còn lại.

Phương trình thuộc loại này