Uno de los tipos de reacción redox nombrado en el artículo «Tipos de reacciones redox» era la reacción de desplazamiento. En ésta un ion (o átomo) de un compuesto se reemplaza por un ión (o átomo) de otro elemento:
A + BC ————-> AC + B
La mayoría de las reacciones de desplazamiento se agrupan en tres categorías: Desplazamiento de hidrógeno, desplazamiento de metal y desplazamiento de halógeno.
Desplazamiento de hidrógeno: Todos los metales alcalinos y algunos metales alcalinotérreos (Ca, Sr y Ba), desplazarán al hidrógeno del agua:
0 +1 +1 +1 0
2Na (s) + 2H2O (l) —————–> 2NaOH (ac) + H2 (g)
Los metales menos reactivos como el aluminio y el hierro, reaccionan con el vapor de agua para dar hidrógeno gaseoso:
0 +1 +3 0
2Al (s) + 3H2O (g) ——————> Al2O3 (s) + 3H2 (g)
Muchos metales, incluso los que no reaccionan con el agua, desplazan el hidrógeno de los ácidos. Por ejemplo el Zn y el Mg no reaccionan con el agua, pero sí con el ácido clorhídrico:
0 +1 +2 0
Zn (s) + 2HCl (ac) —————> ZnCl2 (ac) + H2 (g)
Algunos metales como el cobre, la plata y el oro no desplazan al hidrógeno cuando de ponen en contacto con ácido clorhídrico.
Desplazamiento de metal: Un metal de un compuesto también puede ser desplazado por otro metal en estado libre. Algunos ejemplos pueden ser el reemplazo de iones de cobre por zinc y de iones plata por cobre.
Zn (s) + CuSO4 (ac) ————> ZnSO4 (ac) + Cu (s)
Si se invierten los papeles de los metales, la reacción no se lleva a cabo. Es decir, el Cu no desplaza a los iones Zn.
Una forma de predecir si la reacción ocurrirá o no es utilizar la serie electroquímica o serie de actividad. De acuerdo con esta serie, cualquier metal que se ubique por encima del hidrógeno lo desplazará del agua o de un ácido, pero los metales situados abajo del hidrógeno no reaccionarán. De hecho, cualquier especie de la serie reaccionará con alguna otra especie (en un compuesto) que se encuentre debajo de ella.
Las reacciones de desplazamiento de metal son importantes en la industria metalúrgica, en los cuales es importante separar metales puros de sus minerales. Por ejemplo el vanadio (V) se obtiene por tratamiento de óxido de vanadio (V2O5) con calcio metálico. O el titanio (Ti) se obtiene a partir de cloruro de titanio IV (TiCl4) gaseoso a partir de magnesio líquido.
En casa caso, el metal que actúa como agente reductor está situado arriba del metal que actúa como agente oxidante.
Desplazamiento de halógeno: El comportamiento de los halógenos se puede resumir en otra serie de actividad:
F2 > Cl2 > Br2 > I2
La fuerza de estos elementos como agentes oxidantes disminuye conforme se avanza en la serie. De hecho el flúor molecular es tan reactivo que también ataca al agua, por lo que las reacciones que presentan este compuesto no pueden efectuarse en disoluciones acuosas. Las reacciones con cloro molecular si pueden reemplazar a los iones bromuro y yoduro en disolución acuosa.
0 -1 -1 0
Cl2 (g) + 2KBr (ac) ————–> 2KCl (ac) + Br2 (l)
Si se invierten los papeles de los halógenos, la reacción no se produce.
Los halógenos, son los elementos no metálicos más reactivos. Todos ellos son agentes oxidantes fuertes. Como consecuencia, se encuentran en la naturaleza en forma combinada con metales como halogenuros, pero nunca como elementos libres. Dado que el cloro es la sustancia química industrial más importante, las reacciones de desplazamiento de halógenos son de mucho peso en la industria.