Doppelwechselreaktion

Doppelwechselreaktion, auch als Metathese oder Ionenaustauschreaktion bezeichnet, ist eine chemische Reaktion, bei der zwei Verbindungen ihre Partner tauschen und zwei neue Verbindungen entstehen. Typisch formuliert man sie als AB + CD → AD + CB. Solche Reaktionen treten häufig in wässriger Lösung auf, wobei Ionen wie A+, B−, C+, D− beteiligt sind. Oft lösen sich zwei der ursprünglichen Ionen nicht weiter und die Reaktion wird durch den Austausch der übrigen Partner bestimmt (Netto-Reaktion).

Die Reaktionsmechanismen beruhen auf dem Austausch der Kationen und Anionen zwischen den Verbindungen. In vielen Fällen führt der Austausch zur Bildung eines unlöslichen Salzes oder einer schwer löslichen Verbindung, was als Antriebskraft dient. Zu den weiteren Möglichkeiten zählen die Bildung eines schwachen Elektrolyten (häufig Wasser bei Säure-Base-Reaktionen) oder die Freisetzung eines Gases, was ebenfalls die Reaktion vorantreibt. Die Thermodynamik hängt von der Löslichkeit und Stabilität der entstehenden Verbindungen ab.

Typische Beispiele sind Niederschlagsreaktionen, wie AgNO3 + NaCl → AgCl(s) + NaNO3, oder BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4(s) + 2NaCl. Auch Gleichgewichtsprozesse, bei denen Wasser oder CO2 gebildet wird, können Doppelwechselreaktionen darstellen (z. B. in bestimmten Säure-Base- oder Gasbildungsreaktionen). In der Analytik und Wasseraufbereitung wird diese Reaktionsart genutzt, um Ionen zu trennen oder nachzuweisen.

Doppelwechselreaktionen werden oft als einfache Orientierung in der qualitativ-chemischen Analytik beschrieben, wobei der Fokus auf dem Austausch von Partnerionen und der Bildung von Niederschlägen oder Gasen liegt. Sie unterscheiden sich von einwertigen Substitutionen durch den Partnerwechsel zweier Verbindungen.