Для того чтобы ответить на вопрос, что такое соль, обычно долго задумываться не приходится. Это химическое соединение в повседневной жизни встречается достаточно часто. Об обычной поваренной соли и говорить не приходится. Подробное внутреннее строение солей и их соединений изучает неорганическая химия.
Определение соли
Четкий ответ на вопрос, что такое соль, можно найти в трудах М. В. Ломоносова. Такое имя он присвоил хрупким телам, которые могут растворяться в воде и не воспламеняются под воздействием высоких температур или открытого огня. Позднее определение выводили не из их физических, а из химических свойств данных веществ.
Школьные учебники неорганической химии дают достаточно ясное понятие того, что такое соль. Так называются продукты замещения химической реакции, при которой атомы водорода кислоты в соединении замещаются на металл. Примеры типичных соединений солей: NaCL, MgSO 4 . Легко увидеть, что любую эту запись можно разделить на две половины: в левой составляющей формулы всегда будет записан металл, а в правой - кислотный остаток. Стандартная формула соли выглядит следующим образом:
Me n m Кислотный остаток m n .
Физические свойства соли
Химия, как точная наука, вкладывает в название того или иного вещества всю возможную информацию о его составе и возможностях. Так, все наименования солей в современной интерпретации состоят из двух слов: одна часть имеет название металлического составляющего в именительном падеже, вторая - содержит описание кислотного остатка.
Эти соединения не имеют молекулярного строения, поэтому при обычных условиях они представляют собой твердые кристаллические вещества. Многие соли обладают кристаллической решеткой. Кристаллы этих веществ тугоплавки, поэтому для их плавления нужны очень высокие температуры. Например, сульфид бария плавится при температуре около 2200 о С.
По растворимости соли делятся на растворимые, малорастворимые и нерастворимые. Примером первых могут служить хлорид натрия, нитрат калия. К малорастворимым относят сульфит магния, хлорид свинца. Нерастворимые - это карбонат кальция. Информация о растворимости того или иного вещества содержится в справочной литературе.
Рассматриваемый продукт химической реакции обычно не имеет запаха и обладает разным вкусом. Предположение о том, что все соли соленые - ошибочно. Чистый соленый вкус имеет только один элемент этого класса - наша старая знакома поваренная соль. Существуют сладкие соли бериллия, горькие - магния и безвкусные - например, карбонат кальция (мел обыкновенный).
Большинство данных веществ бесцветно, но среди них имеются и такие, которые имеют характерные окрасы. Например, железа (II) сульфат отличается характерным зеленым цветом, калия перманганат - фиолетовый, а кристаллы хромата калия - ярко-желтые.
Классификация соли
Химия разделяет все виды неорганических солей на несколько основных признаков. Соли, получающиеся при полном замещении водорода в кислоте, называют нормальными или средними. Например, сульфат кальция.
Соль, которая является производной от реакции неполного замещения, называется кислой или основной. Примером такого образования может быть реакция гидросульфата калия:
Основная соль получается при такой реакции, в которой гидроксогруппа не полностью замещается на кислотный остаток. Вещества данного вида могут быть образованны теми металлами, чья валентность равна двум или больше. Типичная формула соли этой группы может быть выведена из такой реакции:
Нормальные, средние и кислые химические соединения образуют классы солей и являются стандартной классификацией этих соединений.
Двойная и смешанная соль
Примером смешанной является кальциевая соль соляной и хлорноватистой кислоты: CaOCl 2.
Номенклатура
Соли, образованные металлами с переменной валентностью, имеют дополнительное обозначение: после формулы в скобках пишут римскими цифрами валентность. Так, существует сульфат железа FeSO 4 (II) и Fe 2 (SO4) 3 (III). В названии солей имеется приставка гидро-, если в ее составе существуют незамещенные атомы водорода. Например, гидрофосфат калия обладает формулой K 2 HPO 4 .
Свойства солей в электролитах
Теория электролитической диссоциации дает собственное толкование химическим свойствам. В свете этой теории соль может быть определена как слабый электролит, который в растворенном виде диссоциирует (распадается) в воде. Таким образом, раствор соли можно представить как комплекс положительных отрицательных ионов, причем первые - это не атомы водорода Н + , а вторые - не атомы гидроксогруппы ОН - . Ионов, которые присутствовали бы во всех видах растворов солей, не существует, поэтому какими-либо общими свойствами они не обладают. Чем меньше заряды ионов, образующих раствор соли, тем лучше они диссоциируют, тем лучше электропроводимость такой жидкой смеси.
Растворы кислых солей
Кислые соли в растворе распадаются на сложные отрицательные ионы, представляющие собой кислотный остаток, и простые анионы, являющиеся положительно заряженными частицами металла.
Например, реакция растворения гидрокарбоната натрия ведет к распаду соли на ионы натрия и остаток НСО 3 - .
Полная формула выглядит таким образом: NaHCO 3 = Na + + HCO 3 - , HCO 3 - = H + + CO 3 2- .
Растворы основных солей
Диссоциация основных солей ведет к образованию анионов кислоты и сложных катионов, состоящих из металлов и гидроксокрупп. Эти сложные катионы, в свою очередь, также способны распадаться в процессе диссоциации. Поэтому в любом растворе соли основной группы присутствуют ионы ОН - . Например, диссоциация хлорида гидроксомагния протекает следующим образом:
Распространение солей
Что такое соль? Этот элемент является одним из самых распространенных химических соединений. Всем известны поваренная соль, мел (карбонат кальция) и прочее. Среди солей карбонатной кислоты самым распространенным является карбонат кальция. Он является составной частью мрамора, известняка, доломита. А еще карбонат кальция — основа для формирования жемчуга и кораллов. Это химическое соединение является неотъемлемой составляющей для формирования твердых покровов у насекомых и скелетов у хордовых животных.
Поваренная соль известна нам с детства. Врачи предостерегают от ее чрезмерного употребления, но в умеренных количествах она крайне необходима для осуществления жизненных процессов в организме. А нужна она для поддержания правильного состава крови и вырабатывания желудочного сока. Физрастворы, неотъемлемая часть инъекций и капельниц, есть не что иное, как раствор поваренной соли.
Известно большое число реакций, приводящих к образованию солей. Приведем наиболее важные из них.
1. Взаимодействие кислот с основаниями (реакция нейтрализации):
N аОН + Н NO 3 = N а NO 3 + Н 2 О
Al (OH ) 3 + 3НС1 = AlCl 3 + 3Н 2 О
2. Взаимодействие металлов с кислотами:
F е + 2 HCl = FeCl 2 + Н 2
Zn + Н 2 S О 4 разб. = ZnSO 4 + Н 2
3. Взаимодействие кислот с основными и амфотерными оксидами:
С uO + Н 2 SO 4 = С uSO 4 + Н 2 О
ZnO + 2 HCl = Zn С l 2 + Н 2 О
4. Взаимодействие кислот с солями:
FeCl 2 + H 2 S = FeS + 2 HCl
AgNO 3 + HCI = AgCl + HNO 3
Ba(NO 3 ) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HNO 3
5. Взаимодействие растворов двух различных солей:
BaCl 2 + Na 2 SO 4 = Ва SO 4 + 2N аС l
Pb(NO 3 ) 2 + 2NaCl = Р b С 1 2 + 2NaNO 3
6. Взаимодействие оснований с кислотными оксидами (щелочей с амфотерными оксидами):
Са(ОН) 2 + СО 2 = СаСО 3 + Н 2 О,
2 N аОН (тв.) + ZnO Na 2 ZnO 2 + Н 2 О
7. Взаимодействие основных оксидов с кислотными:
Са
O
+ SiO
2
Са
SiO
3
Na 2 O + SO 3 = Na 2 SO 4
8. Взаимодействие металлов с неметаллами:
2К + С1 2 = 2КС1
F
е
+
S
F
е
S
9. Взаимодействие металлов с солями.
Cu + Hg(NO 3 ) 2 = Hg + Cu(NO 3 ) 2
Pb(NO 3 ) 2 + Zn = Р b + Zn(NO 3 ) 2
10. Взаимодействие растворов щелочей с растворами солей
CuCl 2 + 2NaOH = Cu(OH) 2 ↓+ 2NaCl
NaHCO 3 + NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O
Применение солей.
Ряд солей являются соединениями необходимыми в значительных количествах для обеспечения жизнедеятельности животных и растительных организмов (соли натрия, калия, кальция, а также соли, содержащие элементы азот и фосфор). Ниже, на примерах отдельных солей, показаны области применения представителей данного класса неорганических соединений, в том числе, в нефтяной промышленности.
N аС1 - хлорид натрия (соль пищевая, поваренная соль). О широте использования этой соли говорит тот факт, что мировая добыча этого вещества составляет более 200 млн. т.
Эта соль находит широкое применение в пищевой промышленности, служит сырьем для получения хлора, соляной кислоты, гидроксида натрия, кальцинированной соды (Na 2 CO 3 ). Хлорид натрия находит разнообразное применение в нефтяной промышленности, например, как добавка в буровые растворы для повышения плотности, предупреждения образования каверн при бурении скважин, как регулятор сроков схватывания цементных тампонажных составов, для понижения температуры замерзания (антифриз) буровых и цементных растворов.
КС1 - хлорид калия. Входит в состав буровых растворов, способствующих сохранению устойчивости стенок скважин в глинистых породах. В значительных количествах хлорид калия используется в сельском хозяйстве в качестве макроудобрения.
Na 2 CO 3 - карбонат натрия (сода). Входит в состав смесей для производства стекла, моющих средств. Реагент для увеличения щелочности среды, улучшения качества глин для глинистых буровых растворов. Используется для устранения жесткости воды при ее подготовке к использованию (например, в котлах), широко используется для очистки природного газа от сероводорода и для производства реагентов для буровых и тампонажных растворов.
Al 2 (SO 4 ) 3 - сульфат алюминия. Компонент буровых растворов, коагулянт для очистки воды от тонкодисперсных взвешенных частиц, компонент вязкоупругих смесей для изоляции зон поглощения в нефтяных и газовых скважинах.
N а 2 В 4 О 7 - тетраборат натрия (бура). Является эффективным реагентом - замедлителем схватывания цементных растворов, ингибитором термоокислительной деструкции защитных реагентов на основе эфиров целлюлозы.
B а S О 4 - сульфат бария (барит, тяжелый шпат). Используется в качестве утяжелителя ( 4,5 г/см 3) буровых и тампонажных растворов.
Fе 2 SO 4 - сульфат железа (П) (железный купорос). Используется для приготовления феррохромлигносульфоната - реагента-стабилизатора буровых растворов, компонент высокоэффективных эмульсионных буровых растворов на углеводородной основе.
F еС1 3 - хлорид железа (Ш). В сочетании со щелочью используется для очистки воды от сероводорода при бурении скважин водой, для закачки в сероводородсодержащие пласты с целью снижения их проницаемости, как добавка к цементам с целью повышения их стойкости к действию сероводорода, для очистки воды от взвешенных частиц.
CaCO 3 - карбонат кальция в виде мела, известняка. Является сырьем для производства негашеной извести СаО и гашеной извести Ca(OH) 2 . Используется в металлургии в качестве флюса. Применяется при бурении нефтяных и газовых скважин в качестве утяжелителя и наполнителя буровых растворов. Карбонат кальция в виде мрамора с определенным размером частиц применяется в качестве расклинивающего агента при гидравлическом разрыве продуктивных пластов с целью повышения нефтеотдачи.
CaSO 4 - сульфат кальция. В виде алебастра (2СаSО 4 · Н 2 О) широко используется в строительстве, входит в состав быстротвердеющих вяжущих смесей для изоляции зон поглощений. При добавке к буровым растворам в виде ангидрита (СаSО 4) или гипса (СаSО 4 · 2Н 2 О) придает устойчивость разбуриваемым глинистым породам.
CaCl 2 - хлорид кальция. Используется для приготовления буровых и тампонажных растворов для разбуривания неустойчивых пород, сильно снижает температуру замерзания растворов (антифриз). Применяется для создания растворов высокой плотности, не содержащих твердой фазы, эффективных для вскрытия продуктивных пластов.
N а 2 Si О 3 - силикат натрия (растворимое стекло). Используется для закрепления неустойчивых грунтов, для приготовления быстросхватывающихся смесей для изоляции зон поглощений. Применяется в качестве ингибитора коррозии металлов, компонента некоторых буровых тампонажных и буферных растворов.
AgNO 3 - нитрат серебра. Используется для химического анализа, в том числе пластовых вод и фильтратов буровых растворов на содержание ионов хлора.
Na 2 SO 3 - сульфит натрия. Используется для химического удаления кислорода (деаэрация) из воды в целях борьбы с коррозией при закачке сточных вод. Для ингибирования термоокислительной деструкции защитных реагентов.
Na 2 Cr 2 О 7 - бихромат натрия. Используется в нефтяной промышленности в качестве высокотемпературного понизителя вязкости буровых растворов, ингибитора коррозии алюминия, для приготовления ряда реагентов.
Соли-продукт замещения атомов водорода в кислоте на металл. Растворимые соли в соде диссоцируют на катион металла и анион кислотного остатка. Соли делят на:
· Средние
· Основные
· Комплексные
· Двойные
· Смешанные
Средние соли. Это продукты полного замещения атомов водорода в кислоте на атомы металла, или на группу атомов (NH 4 +): MgSO 4 ,Na 2 SO 4 ,NH 4 Cl, Al 2 (SO 4) 3 .
Названия средних солей происходят от названия металлов и кислот:CuSO 4 -сульфат меди,Na 3 PO 4 -фосфат натрия,NaNO 2 -нитрит натрия,NaClO-гипохлорит натрия,NaClO 2 -хлорит натрия,NaClO 3 -хлорат натрия,NaClO 4 -перхлорат натрия,CuI- йодид меди(I), CaF 2 -фторид кальция. Так же надо запомнить несколько тривиальных названий: NaCl-поваренная соль, KNO3-калийная селитра, K2CO3-поташ, Na2CO3-сода кальцинированная,Na2CO3∙10H2O-сода кристаллическая, CuSO4- медный купорос,Na 2 B 4 O 7 . 10H 2 O- бура,Na 2 SO 4 . 10H 2 O-глауберова соль.Двойные соли. Это соли, содержащие два типа катионов (атомы водорода многоосновной кислоты замещены двумя различными катионами): MgNH 4 PO 4 , KAl (SO 4 ) 2 , NaKSO 4 .Двойные соли как индивидуальные соединения существуют только в кристаллическом виде. При растворении в воде они полностью диссоциируютна ионы металлов и кислотные остатки (если соли растворимые), например:
NaKSO 4 ↔ Na + + K + + SO 4 2-
Примечательно, что диссоциация двойных солей в водных растворах проходит в 1 ступень. Для названия солей данного типа нужно знать названия аниона и двух катионов: MgNH 4 PO 4 - фосфат магния-аммония.
Комплексные соли. Это частицы (нейтральные молекулы или ионы), которые образуются в результате присоединения к данному иону(или атому), называемомукомплексообразователем , нейтральных молекул или других ионов, называемых лигандами . Комплексные соли делятся на:
1) Катионные комплексы
Cl 2 - дихлоридтетраамминцинка(II)
Cl 2 -
ди
хлоридгексаамминкобальта(II)
2) Анионные комплексы
K 2 -
тетрафторобериллат(II) калия
Li -
тетрагидридоалюминат(III) лития
K 3 -
гексацианоферрат(III) калия
Теорию строения комплексных соединений разработал швейцарский химик А. Вернер.
Кислые соли – продукты неполного замещения атомов водорода в многоосновных кислотах на катионы металла.
Например: NaHCO 3
Химические свойства:
Реагируют с металлами, стоящими в ряду напряжений левее водорода
.
2KHSO 4 +Mg→H 2 +Mg(SO) 4 +K 2
(SO) 4
Заметим, что для таких реакций опасно брать щелочные металлы, ибо они вначале прореагируют с водой с большим выделением энергии, и произойдёт взрыв, так как все реакции происходят в растворах.
2NaHCO 3 +Fe→H 2 +Na 2 CO 3 +Fe 2 (CO 3) 3 ↓
Кислые соли реагируют с растворами щелочей и образуют среднюю(ие) соль(ли) и воду:
NaHCO 3 +NaOH→Na 2 CO 3 +H 2 O
2KHSO 4 +2NaOH→2H 2 O+K 2 SO 4 +Na 2 SO 4
Кислые соли реагируют с растворами средних солей в том случае, если выделяется газ, выпадает осадок, или выделяется вода:
2KHSO 4 +MgCO 3 →MgSO 4 +K 2 SO 4 +CO 2 +H 2 O
2KHSO 4 +BaCl 2 →BaSO 4 ↓+K 2 SO 4 +2HCl
Кислые соли реагируют с кислотами, если кислота-продукт реакции будет более слабая или летучая, чем добавленная.
NaHCO 3 +HCl→NaCl+CO 2 +H 2 O
Кислые соли реагируют с основными оксидами с выделением воды и средних солей:
2NaHCO 3 +MgO→MgCO 3 ↓+Na 2 CO 3 +H 2 O
2KHSO 4 +BeO→BeSO 4 +K 2 SO 4 +H 2 O
Кислые соли (в частности гидрокарбонаты) разлагаются под действием температуры:
2NaHCO 3 → Na 2
CO 3 +CO 2 +H 2 O
Получение:
Кислые соли образуются при воздействии на щёлочь избытком раствора многоосновной кислоты (реакция нейтрализации):
NaOH+H 2 SO 4 →NaHSO 4 +H 2 O
Mg(OH) 2 +2H 2 SO 4 →Mg(HSO 4) 2 +2H 2 O
Кислые соли образуются при растворении основных оксидов в многоосновных кислотах:
MgO+2H 2 SO 4 →Mg(HSO 4) 2 +H 2 O
Кислые соли образуются при растворении металлов в избытке раствора многоосновной кислоты:
Mg+2H 2 SO 4 →Mg(HSO 4) 2 +H 2
Кислые соли образуются в результате взаимодействия средней соли и кислоты, которой образован анион средней соли:
Ca 3 (PO 4) 2 +H 3 PO 4 →3CaHPO 4
Основные соли:
Основные соли – продукт неполного замещения гидроксогруппы в молекулах многокислотных оснований на кислотные остатки .
Пример: MgOHNO 3 ,FeOHCl.
Химические свойства:
Основные соли реагируют с избытком кислоты, образуя среднюю соль и воду.
MgOHNO 3 +HNO 3 →Mg(NO 3) 2 +H 2 O
Основные соли разлагаются температурой:
2 CO 3 →2CuO+CO 2 +H 2 O
Получение основных солей:
Взаимодействие солей слабых кислот со средними солями:
2MgCl 2 +2Na 2 CO 3 +H 2 O→ 2
CO 3 +CO 2 +4NaCl
Гидролиз солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой:
ZnCl 2 +H 2 O→Cl+HCl
Большинство основных солей являются малорастворимыми. Многие из них являются минералами, напримермалахит Cu 2 CO 3 (OH) 2 и гидроксилапатит Ca 5 (PO 4) 3 OH.
Свойства смешанных солей не рассматриваются в школьном курсе химии, но определение важно знать.
Смешанные соли – это соли, в составе которых к одному катиону металла присоединены кислотные остатки двух разных кислот.
Наглядный пример -Ca(OCl)Cl белильная известь (хлорка).
Номенклатура:
1. Соль содержит комплексный катион
Сначала называют катион, затем входящие в внутреннюю сферу лиганды- анионы, с окончанием на «о» ( Cl - - хлоро, OH - -гидроксо), затем лиганды, представляющие собой нейтральные молекулы ( NH 3 -амин, H 2 O -акво).Если одинаковых лигандов больше 1, о их количество обозначают греческими числительными: 1 - моно, 2 - ди,3 - три, 4 - тетра, 5 - пента, 6 - гекса, 7 - гепта, 8 - окта, 9 - нона, 10 - дека. Последним называют ион-комплексообразователь, в скобках указывая его валентность, если она переменная.
[ Ag (NH 3 ) 2 ](OH )-гидроксид диамин серебра ( I )
[ Co (NH 3 ) 4 Cl 2 ] Cl 2 -хлорид дихлор o тетраамин кобальта ( III )
2. Соль содержит комплексный анион.
Сначала называют лиганды -анионы, затем входящие в внутреннюю сферу нейтральные молекулы с окончанием на «о», указывая их количество греческими числительными. Последним называют ион-комплексообразователь на латинском, с суффиксом «ат», указывая в скобочках валентность. Далее пишется название катиона, находящегося в внешней сфере, число катионов не указывается.
K 4 -гексацианоферрат (II) калия(реактив на ионы Fe 3+)
K 3 - гексацианоферрат (III) калия(реактив на ионы Fe 2+)
Na 2 -тетрагидроксоцинкат натрия
Большинство ионов комплексообразователей- металлы. Наибольшую склонность к комплексообрзованию проявляют d элементы. Вокруг центрального иона-комплексообразователя находятся противоположно заряженные ионы или нейтральные молекулы- лиганды или адденды.
Ион-комплексообразователь и лиганды составляют внутреннюю сферу комплекса (в квадратных скобочках), число лигандов, координирующихся вокруг центрального иона называют координационным числом.
Ионы, не вошедшие в внутреннюю сферу, образуют внешнюю сферу. Если комплексный ион- катион, то во внешней сфере анионы и наоборот, если комплексный ион-анион, то во внешней сфере- катионы. Катионами обычно являются ионы щелочных и щёлочноземельных металлов, катион аммония. При диссоциации комплексные соединения дают сложные комплексные ионы, которые довольно устойчивы в растворах:
K 3 ↔3K + + 3-
Если речь идёт о кислых солях, то при чтении формулы произносится приставка гидро-, например:
Гидросульфид натрия NaHS
Гидрокарбонат натрия NaHCO 3
С основными солями же используется приставка гидроксо- или дигидроксо-
(зависит от степени окисления металла в соли), например:
гидроксохлорид магнияMg(OH)Cl, дигидроксохлорид алюминия Al(OH) 2 Cl
Способы получения солей:
1. Прямое взаимодействие металла с неметаллом . Этим способом можно получают соли бескислородных кислот.
Zn+Cl 2 →ZnCl 2
2. Взаимодействие кислоты и основания (реакция нейтрализации). Реакции этого типа имеют большое практическое значение (качественные реакции на большинство катионов), они всегда сопровождаются выделением воды:
NaOH+HCl→NaCl+H 2 O
Ba(OH) 2 +H 2 SO 4 →BaSO 4 ↓+2H 2 O
3. Взаимодействие основного оксида с кислотным :
SO 3 +BaO→BaSO 4 ↓
4. Взаимодействие кислотного оксида и основания :
2NaOH+2NO 2 →NaNO 3 +NaNO 2 +H 2 O
NaOH+CO 2 →Na 2 CO 3 +H 2 O
5. Взаимодействие основного оксида и кислота :
Na 2 O+2HCl→2NaCl+H 2 O
CuO+2HNO 3 =Cu(NO 3) 2 +H 2 O
6. Прямое взаимодействие металла с кислотой. Эта реакция может сопровождаться выделением водорода. Будет ли выделяться водорода или нет зависит от активности металла, химических свойств кислоты и ее концентрации (см. Свойства концентрированной серной и азотной кислот).
Zn+2HCl=ZnCl 2 +H 2
H 2 SO 4 +Zn=ZnSO 4 +H 2
7. Взаимодействие соли с кислотой . Эта реакция будет происходить при условии, что кислота, образующая соль слабее или более летуча, чем кислота, вступившая в реакцию:
Na 2 CO 3 +2HNO 3 =2NaNO 3 +CO 2 +H 2 O
8. Взаимодействие соли с кислотным оксидом. Реакции идут только при нагревании, поэтому, вступающий в реакцию оксид должен быть менее летучим, чем образующийся после реакции:
CaCO 3 +SiO 2 =CaSiO 3 +CO 2
9. Взаимодействие неметалла с щелочью . Галогены, сера и некоторые другие элементы, взаимодействуя с щелочами дают бескислородную и кислородосодержащую соли:
Cl 2 +2KOH=KCl+KClO+H 2 O(реакция идёт без нагревания)
Cl 2 +6KOH=5KCl+KClO 3 +3H 2 O (реакция идёт с нагреванием)
3S+6NaOH=2Na 2 S+Na 2 SO 3 +3H 2 O
10. Взаимодействие между двумя солями. Это наиболее распространённыйспособ получения солей. Для этого обе соли, вступившие в реакцию должны бать хорошо растворимы, а так как это реакция ионного обмена, то, для того, чтобы она прошла до конца, нужно чтобы 1 из продуктов реакции был нерастворим:
Na 2 CO 3 +CaCl 2 =2NaCl+CaCO 3 ↓
Na 2 SO 4 + BaCl 2 =2NaCl+BaSO 4 ↓
11. Взаимодействие между солью и металлом . Реакция протекает в том случае, если металл стоит в ряду напряжения металлов левее того, который содержится в соли:
Zn+CuSO 4 =ZnSO 4 +Cu↓
12. Термическое разложение солей . При нагревании некоторых кислородосодержащих солей образуются новые, с меньшим содержанием кислорода, или вообще его не содержащие:
2KNO 3 → 2KNO 2 +O 2
4KClO 3 → 3KClO 4 +KCl
2KClO 3 → 3O 2 +2KCl
13. Взаимодействие неметалла с солью. Некоторые неметаллы способны соединяться с солями, с образованием новых солей:
Cl 2 +2KI=2KCl+I 2 ↓
14. Взаимодействие основания с солью . Так как это реакцияионного обмена, то, для того, чтобы она прошла до конца, нужно чтобы 1 из продуктов реакции был нерастворим (это реакция так же пользуются для перевода кислых солей в средние):
FeCl 3 +3NaOH=Fe(OH) 3 ↓ +3NaCl
NaOH+ZnCl 2 = (ZnOH)Cl+NaCl
KHSO 4 +KOH=K 2 SO 4 +H 2 O
Так же таким способом можно получать и двойные соли:
NaOH+ KHSO 4 =KNaSO 4 +H 2 O
15. Взаимодействие металла с щелочью. Металлы, которые являются амфотерными реагируют с щелочами, образуя комплексы:
2Al+2NaOH+6H 2 O=2Na+3H 2
16. Взаимодействие солей(оксидов, гидроксидов, металлов) с лигандами:
2Al+2NaOH+6H 2 O=2Na+3H 2
AgCl+3NH 4 OH=OH+NH 4 Cl+2H 2 O
3K 4 +4FeCl 3 =Fe 3 3 +12KCl
AgCl+2NH 4 OH=Cl+2H 2 O
Редактор: Харламова Галина Николаевна
Соли можно также рассматривать как продукты полного или частичного замещения ионов водорода в молекулах кислот ионами металлов (или сложными положительными ионами, например, ионом аммония NH) или как продукт полного или частичного замещения гидроксогрупп в молекулах основных гидроксидов кислотными остатками. При полном замещении получаются средние (нормальные) соли . При неполном замещении ионов Н + в молекулах кислот получаются кислые соли , при неполном замещении групп ОН - в молекулах основания – основные соли. Примеры образования солей:
H 3 PO 4
+ 3NaOH
Na 3 PO 4
+ 3H 2 O
Na 3 PO 4 (фосфат натрия) – средняя (нормальная соль);
H 3 PO 4
+ NaOH
NaН 2 PO 4
+ H 2 O
NaН 2 PO 4 (дигидрофосфат натрия) – кислая соль;
Mq(OH) 2
+ HCl
MqOHCl + H 2 O
MqOHCl (гидроксихлорид магния) – основная соль.
Соли, образованные двумя металлами и одной кислотой, называются двойными солями . Например, сульфат калия-алюминия (алюмокалиевые квасцы) KAl(SO 4) 2 *12H 2 O.
Соли, образованные одним металлом и двумя кислотами, называются смешанными солями . Например, хлорид-гипохлорид кальция CaCl(ClO) или СaOCl 2 – кальциевая соль соляной HCl и хлорноватистой HClO кислот.
Двойные и смешанные соли при растворении в воде диссоциируют на все ионы, составляющие их молекулы.
Например,
KAl(SO 4) 2
К +
+ Al 3+
+ 2SO
;
CaCl(ClO)
Ca 2+
+
Cl -
+ ClO - .
Комплексные соли – это сложные вещества, в которых можно выделить центральный атом (комплексообразователь) и связанные с ним молекулы и ионы - лиганды . Центральный атом и лиганды образуют комплекс (внутреннюю сферу) , который при записи формулы комплексного соединения заключают в квадратные скобки. Число лигандов во внутренней сфере называется координационным числом. Молекулы и ионы, окружающие комплекс, образуют внешнюю сферу .
Центральный атом Лиганд
К 3
Координационное число
Название солей образуется из названия аниона, за которым следует название катиона.
Для солей бескислородных кислот к названию неметалла добавляется суффикс –ид, например, NaCl хлорид натрия, FeS сульфид железа (II).
При наименовании солей кислородсодержащих кислот к латинскому корню названия элемента добавляется окончание -ат для высших степеней окисления, -ит для более низких (для некоторых кислот используется приставка гипо- для низких степеней окисления неметалла; для солей хлорной и марганцовой кислот используется приставка пер- ). Например, СаСО 3 – карбонат кальция, Fe 2 (SO 4) 3 –сульфат железа (III), FeSO 3 – сульфит железа (II), КОСl – гипохлорит калия, КСlО 2 – хлорит калия, КСlО 3 – хлорат калия, КСlО 4 – перхлорат калия, КМnO 4 - перманганат калия, К 2 Сr 2 O 7 – дихромат калия.
В названиях комплексных ионов сначала указывают лиганды. Название комплексного иона завершается названием металла с указанием соответствующей степени окисления (римскими цифрами в скобках). В названиях комплексных катионов используются русские названия металлов, например, [ Cu(NH 3) 4 ]Cl 2 - хлорид тетрааммин меди (II). В названиях комплексных анионов используются латинские названия металлов с суффиксом–ат, например, К – тетрагидроксоалюминат калия.
Химические свойства солей
Смотрите свойства оснований.
Смотрите свойства кислот.
SiO 2
+ CaCO 3
CaSiO 3 +
CO 2
.
Амфотерные оксиды (они все нелетучие) вытесняют при сплавлении летучие оксиды из их солей
Al 2 O 3
+ K 2 CO 3
2KAlO 2
+ CO 2 .
5.
Соль 1
+ соль 2
соль 3
+соль 4 .
Реакция обмена между солями протекает в растворе (обе соли должны быть растворимы) только в том случае, если хотя бы один из продуктов – осадок
AqNO 3
+ NaCl
AqCl
+
NaNO 3 .
6.
Соль менее
активного металла +Металл
более
активный
Металл менее
активный +
соль.
Исключения – щелочные и щелочно-земельные металлы в растворе в первую очередь взаимодействуют с водой
Fe
+ CuCl 2
FeCl 2
+Cu.
7.
Соль
продукты
термического разложения.
I) Соли азотной кислоты. Продукты термического разложения нитратов зависят от положения металла в ряду напряжений металлов:
а)
если металл левее Mq
(исключая
Li):
MeNO 3
MeNO 2
+ O 2 ;
б)
если металл от Mq
до Сu,
а также Li:
MeNO 3
MeО
+ NO 2
+ O 2 ;
в)
если металл правее Cu:
MeNO 3
Me
+ NO 2
+ O 2 .
II) Соли угольной кислоты. Почти все карбонаты разлагаются до соответствующего металла и СО 2 . Карбонаты щелочных и щелочно-земельных металлов кроме Li не разлагаются при нагревании. Карбонаты серебра и ртути разлагаются до свободного металла
МеСО 3
МеО
+ СО 2 ;
2Aq 2 CO 3
4Aq
+ 2CO 2
+ O 2 .
Все гидрокарбонаты разлагаются до соответствующего карбоната.
Me(HCO 3) 2
MeCO 3
+ CO 2
+H 2 O.
III) Соли аммония. Многие соли аммония при прокаливании разлагаются с выделением NH 3 и соответствующей кислоты или продуктов ее разложения. Некоторые соли аммония, содержащие анионы-окислители, разлагаются с выделением N 2 , NO, NO 2
NH 4 Cl
NH 3
+HCl
;
NH 4 NO 2
N 2
+2H 2 O;
(NH 4) 2 Cr 2 O 7
N 2
+ Cr 2 O 7
+ 4H 2 O.
В табл. 1 приведены названия кислот и их средних солей.
Названия важнейших кислот и их средних солей
|
Название |
||
|
Метаалюминиевая |
Метаалюминат |
|
|
Мышьяковая | ||
|
Мышьяковистая | ||
|
Метаборная |
Метаборат |
|
|
Ортоборная |
Ортоборат |
|
|
Четырехборная |
Тетраборат |
|
|
Бромоводородная | ||
|
Муравьиная | ||
|
Уксусная | ||
|
Циановодородная (синильная кислота) | ||
|
Угольная |
Карбонат |
|
Окончание табл. 1
|
Название |
||
|
Щавелевая | ||
|
Хлороводородная (соляная кислота) | ||
|
Хлорноватистая |
Гипохлорит |
|
|
Хлористая | ||
|
Хлорноватая | ||
|
Перхлорат |
||
|
Метахромистая |
Метахромит |
|
|
Хромовая | ||
|
Двухромовая |
Дихромат |
|
|
Иодоводородная | ||
|
Периодат |
||
|
Маргонцовая |
Перманганат |
|
|
Азидоводород (азотистоводородная) | ||
|
Азотистая | ||
|
Метафосфорная |
Метафосфат |
|
|
Ортофосфорная |
Ортофосфат |
|
|
Двуфосфорная |
Дифосфат |
|
|
Фтороводородная (плавиковая кислота) | ||
|
Сероводородная | ||
|
Родановодородная | ||
|
Сернистая | ||
|
Двусерная |
Дисульфат |
|
|
Пероксодвусерная |
Пероксодисульфат |
|
|
Кремниевая | ||
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Задача 1. Напишите формулы следующих соединений: карбонат кальция, карбид кальция, гидрофосфат магния, гидросульфид натрия, нитрат железа (III), нитрид лития, гидроксикарбонат меди (II), дихромат аммония, бромид бария, гексацианоферрат (II) калия, тетрагидроксоалюминат натрия.
Решение. Карбонат кальция – СаСО 3 , карбид кальция – СаС 2 , гидрофосфат магния – MqHPO 4 , гидросульфид натрия – NaHS, нитрат железа (III) – Fe(NO 3) 3 , нитрид лития – Li 3 N, гидроксикарбонат меди (II) – 2 CO 3, дихромат аммония – (NH 4) 2 Cr 2 O 7 , бромид бария – BaBr 2 , гексацианоферрат (II) калия – K 4 , тетрагидроксоалюминат натрия – Na.
Задача 2. Приведите примеры образования соли: а) из двух простых веществ; б) из двух сложных веществ; в) из простого и сложного веществ.
Решение.
а) железо при нагревании с серой образует сульфид железа (II):
Fe
+ S
FeS;
б) соли вступают друг с другом в обменные реакции в водном растворе, если один из продуктов выпадает в осадок:
AqNO 3
+ NaCl
AqCl
+NaNO 3 ;
в) соли образуются при растворении металлов в кислотах:
Zn
+ H 2 SO 4
ZnSO 4
+H 2 .
Задача 3. При разложении карбоната магния выделился оксид углерода (IV), который пропустили через известковую воду (взята в избытке). При этом образовался осадок массой 2,5г. Рассчитайте массу карбоната магния, взятого для реакции.
Решение.
Составляем уравнения соответствующих реакций:
MqCO 3
MqO
+CO 2 ;
CO 2
+ Ca(OH) 2
CaCO 3
+H 2 O.
2. Рассчитываем молярные массы карбоната кальция и карбоната магния, используя периодическую систему химических элементов:
М(СаСО 3) = 40+12+16*3 = 100г/моль;
М(МqСО 3) = 24+12+16*3 = 84 г/моль.
3. Вычисляем количество вещества карбоната кальция (вещества, выпавшего в осадок):
n(CaCO 3)=
.
Из уравнений реакций следует, что
n(MqCO 3)=n(CaCO 3)=0,025 моль.
Рассчитываем массу карбоната кальция, взятого для реакции:
m(MqCO 3)=n(MqCO 3)*M(MqCO 3)= 0,025моль*84г/моль=2,1г.
Ответ: m(MqCO 3)=2,1г.
Задача 4. Напишите уравнения реакций, позволяющих осуществить следующие превращения:
Mq
MqSO 4
Mq(NO 3) 2
MqO
(CH 3 COO) 2 Mq.
Решение.
Магний растворяется в разбавленной серной кислоте:
Mq
+ H 2 SO 4
MqSO 4
+H 2 .
Сульфат магния вступает в обменную реакцию в водном растворе с нитратом бария:
MqSO 4
+ Ba(NO 3) 2
BaSO 4
+Mq(NO 3) 2 .
При сильном прокаливании нитрат магния разлагается:
2Mq(NO 3) 2
2MqO+
4NO 2
+ O 2 .
4. Оксид магния - основной оксид. Он растворяется в уксусной кислоте
MqO
+ 2СН 3 СООН
(СН 3 СОО) 2 Mq
+ H 2 O.
Глинка, Н.Л. Общая химия. / Н.Л. Глинка.– М.: Интеграл-пресс, 2002.
Глинка, Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. / Н.Л. Глинка. - М.: Интеграл-пресс, 2003.
Габриелян, О.С. Химия. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений. / О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова. - М.: Дрофа, 2002.
Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия. / Н.С. Ахметов. – 4-е изд. - М.: Высшая школа, 2002.
Химия. Классификация, номенклатура и реакционные возможности неорганических веществ: методические указания к выполнению практической и самостоятельной работ для студентов всех форм обучения и всех специальностей
Соли — органические и неорганические химические вещества сложного состава. В химической теории нет строгого и окончательного определения солей. Их можно охарактеризовать как соединения:
— состоящие из анионов и катионов;
— получаемые в результате взаимодействия кислот и оснований;
— состоящие из кислотных остатков и ионов металлов.
Кислотные остатки могут быть связаны не с атомами металлов, а с ионами аммония (NH 4)+, фосфония (РН 4)+, гидроксония (Н 3 О)+ и некоторыми другими.
Виды солей
— Кислотные, средние, оснóвные. Если в кислоте все протоны водорода заменены ионами металла, то такие соли называют средними, например, NaCl. Если водород замещен лишь частично, то такие соли — кислые, напр. KHSO 4 и NaH 2 PO 4 . Если гидроксильные группы (OH)- основания замещены кислотным остатком не полностью, то тогда соль — оснóвная, напр. CuCl(OH), Аl(OH)SO 4 .
— Простые, двойные, смешанные. Простые соли состоят из одного металла и одного кислотного остатка, например, K 2 SO 4 . В двойных солях два металла, например KAl(SO 4) 2 . В смешанных солях два кислотных остатка, напр. AgClBr.
— Органические и неорганические.
— Комплексные соли с комплексным ионом: K 2 , Cl 2 и другие.
— Кристаллогидраты и кристаллосольваты.
— Кристаллогидраты с молекулами кристаллизационной воды. CaSO 4 *2H 2 O.
— Кристаллосольваты с молекулами растворителя. Например, LiCl в жидком аммиаке NH 3 дает сольват LiCl*5NH 3 .
— Кислородосодержащие и не содержащие кислород.
— Внутренние, иначе называемые биполярными ионами.
Свойства
Большинство солей — твердые вещества с высокой температурой плавления, не проводящие ток. Растворимость в воде — важная характеристика, на ее основании реактивы делят на водорастворимые, малорастворимые и не растворимые. Многие соли растворяются в органических растворителях.
Соли реагируют:
— с более активными металлами;
— с кислотами, основаниями, другими солями, если в ходе взаимодействия получаются вещества, в дальнейшей реакции не участвующие, например, газ, нерастворимый осадок, вода. Разлагаются при нагревании, гидролизируются в воде.
В природе соли широко распространены в виде минералов, рассолов, залежей солей. Их добывают также из морской воды, горных руд.
Соли необходимы человеческому организму. Соли железа нужны для пополнения гемоглобина, кальция — участвуют в образовании скелета, магния — регулируют деятельность желудочно-кишечного тракта.
Применение солей
Соли активно используются в производстве, быту, сельском хозяйстве, медицине, пищепроме, химическом синтезе и анализе, в лабораторной практике. Вот лишь некоторые сферы их применения:
— Нитраты натрия , калия, кальция и аммония (селитры); кальций фосфорнокислый, 
хлорид калия — сырье для производства удобрений.
— Хлорид натрия необходим для получения пищевой поваренной соли, применяется в химпроме для производства хлора, соды, едкого натра.
— Гипохлорит натрия — популярный отбеливатель и средство для обеззараживания воды.
— Соли уксусной кислоты (ацетаты) используются в пищевой индустрии как консерванты (калий и кальций уксуснокислый); в медицине для изготовления лекарств, в косметической отрасли (натрий уксуснокислый), для многих других целей.
— Алюмокалиевые и хромокалиевые квасцы востребованы в медицине, пищепроме; для окрашивания тканей, кож, мехов.
— Многие соли используются в качестве фиксаналов для определения химического состава веществ, качества воды, уровня кислотности и пр.
В нашем магазине в широком ассортименте представлены соли, как органические так и неорганические.