[科普中国]-交换反应

交换反应是在变质反应过程中，仅引起共存矿物间原子（主要是Mg、Fe）的交换，而不改变有关矿物原子数的一种变质反应。因为交换反应不改变有关矿物的原子数，仅引起系统很小的体积变化，压力对平衡的影响很小，共存矿物间的Fe、Mg分配系数与温度呈直线函数关系，所以交换反应是良好的地质温度计。

特点1，一种单质跟一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的化学反应，如活泼金属跟酸或盐能发生交换反应：

Zn+H2SO4（稀）====ZnSO4+H2↑

Fe+CuCl2====Cu+FeCl2

活泼的非金属能置换不活泼的非金属：

Cl2+2NaBr====Br2+2NaCl

2F2+2H2O====O2↑+4HF

置换反应必为氧化还原反应。

2，无机化学反应的基本类型之一，指一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应，可表示为：A+BC→B+AC

交换关系是指组成化合物的某种元素被组成单质的元素所替代。

分类根据反应物和生成物中单质的类别，交换反应有以下4种情况：

1、较活泼的金属交换出不较不活泼的金属或氢气，例如：

Fe+CuSO4=Cu+FeSO4

Zn+2HCl=H2↑+ZnCl2

2、较活泼的非金属交换出较不活泼的非金属，例如：

Cl2+2NaBr=Br2+2NaCl

O2+2H2S=2S↓+2H2O

3、非金属交换出金属；

4、金属交换出非金属：

溶液中或气体之间发生的交换反应在常温下进行，气体与固体或两种固体之间发生的交换反应一般需在高温下进行。交换反应中都发生了电子转移，均属于氧化还原反应。

不同催化剂作用下酯交换反应选用辛酸亚锡[Sn(Oct)2]和钛酸四丁酯(TBT)作为聚乳酸(PLA) /聚碳酸亚丙酯(PPC)的酯交换反应催化剂，研究了溶液条件下单一催化剂及复合催化剂对PLA/PPC酯交换反应的催化作用。通过对反应产物的分子结构、热力学及流变学行为进行分析，结果发现，无论在单一催化剂还是复合催化剂作用下，PLA 与PPC分子间均发生了酯交换反应，同时伴随着断链反应。其中，当Sn(Oct)2作为单一催化剂或Sn(Oct)2/TBT作为复合催化剂时，样品更倾向发生断链反应而非显著的酯交换反应。进一步分析纯样品在催化剂Sn(Oct)2或TBT作用下的反应情况，结果发现，PPC在反应最初阶段以高分子量的分子链断链为主，且会发生明显的解拉链降解，从而导致PLA/PPC在等质量比时酯交换反应程度不高，为更好地研究PLA/PPC酯交换反应提供了思路。1

不同催化剂对分子间酯交换反应的催化作用无论是只有 Sn(Oct)2 或TBT催化剂的单一催化体系还是Sn( Oct)2/TBT复合催化体系，固体残留物中均未出现PPC重复单元中次甲基的质子峰(δ5.00)和亚甲基的质子峰( δ4.18)，即固体残留物中不存在PPC链段，产生这种结果的原因可能在于PLA/PPC未发生分子间酯交换反应，或因实验所使用的PLA旋光度不高而在丙酮中仍有一定溶解性，导致反应所生成的产物 PLA-b-PPC可以溶于丙酮而不存在于固体残留物中。为此，将AC-0.5ST样品抽提得到的固体残留物及可溶物分别进行核磁分析可以发现，固体残留物中只存在PLA，而可溶物中除了易溶于丙酮的PPC外，还存在一定量PLA，说明实验所用的PLA可以部分溶解于丙酮中，从而导致酯交换反应生成的产物PLA-b-PPC也可以溶于丙酮而不存在于固体残留物中，所以固体残留物的核磁谱图中没有出现PPC重复单元中氢的化学位移。1

不同催化剂催化下的PLA /PPC反应体系的分子量分布曲线中其数均分子量、重均分子量、分子量分布指数、高分子量( >60.0×104 ) 及低分子量(