Формулы всех солей. Соли. Получение и химические свойства

Соли - это продукты замещения водорода кислоты металлом или гидроксогрупп оснований кислотными остатками.

Например,

H 2 SO 4 + Zn = ZnSO 4 + Н 2

кислота соль

NaOH + НС1 = NaCl + H 2 O

основание кислота соль

С позиций теории электролитической диссоциации, соли – это электролиты, при диссоциации которых образуются катионы,отличные от катионов водорода, и анионы, отличные от анионов ОН - .

Классификация. Соли бывают средние, кислые, основные, двойные, комплексные.

Средняя соль - это продукт полного замещения водорода кислоты металлом или гидроксогруппы основания кислотным остатком. Например, Na 2 SO 4 , Ca(NO 3) 2 - средние соли.

Кислая соль - продукт неполного замещения водорода многоосновной кислоты металлом. Например, NaHSO 4 , Са(НСО 3) 2 - кислые соли.

Основная соль - продукт неполного замещения гидроксогрупп многокислотного основания кислотными остатками. Например, Mg(OН)С1, Bi(OH)Cl 2 - основные соли

Если атомы водорода в кислоте замещаются атомами разных металлов или гидроксогруппы оснований замещаются различными кислотными остатками, то образуются двойные соли. Например, KAl(SO 4) 2 , Са(ОС1)С1. Двойные соли существуют только в твердом состоянии.

Комплексные соли - это соли, в состав которых входят комплексные ионы. Например, соль K 4 - комплексная, так как в ее состав входит комплексный ион 4- .

Составление формул солей. Можно сказать, что соли состоят из остатков оснований и остатков кислот. При составлении формул солей нужно помнить правило: абсолютная величина произведения заряда остатка основания на число остатков основания равна абсолютной величине произведения заряда кислотного остатка на число кислотных остатков. Для тх = пу, где K - остаток основания, A - кислотный остаток, т - заряд остатка основания, n - заряд кислотного остатка, х - число остатков основания, у - число кислотных остатков. Например,

Номенклатура солей . Названия солей составляют из

названия аниона (кислотного остатка (табл.. 15)) в именительном падеже и названия катиона (остатка основания (табл. 17)) в родительном падеже (без слова «ион»).

Для названия катиона используют русское название соответствующего металла или группы атомов (в скобках римскими цифрами указывают степень окисления металла, если это необходимо).

Анионы бескислородных кислот называют, используя окончание –ид (NH 4 F – фторид аммония, SnS – сульфид олова (II), NaCN – цианид натрия). Окончания названий анионов кислородсодержащих кислот зависят от степени окисления кислотообразующего элемента:

Названия кислых и основных солей образуются по тем же общим правилам, что и названия средних солей. При этом название аниона кислой соли снабжают приставкой гидро- , указывающей на наличие незамещенных атомов водорода (число атомов водорода указывают греческими числительными приставками). Катион основной соли получает приставку гидроксо- , указывающую на наличие незамещенных гидроксогрупп.

Например,

MgС1 2 – хлорид магния

Ba 3 (РО 4) 2 – ортофосфат бария

Na 2 S – сульфид натрия

CaHPO 4 – гидрофосфат кальция

K 2 SO 3 – сульфит калия

Ca(H 2 PO 4) 2 – дигидрофосфат кальция

А1 2 (SO 4) 3 – сульфат алюминия

Mg(OH)Cl – хлорид гидроксомагния

КА1(SO 4) 2 – сульфат калия-алюминия

(MgOH) 2 SO 4 – сульфат гидроксомагния

KNaHPO 4 – гидрофосфат калия-натрия

MnCl 2 – хлорид марганца (II)

Са(OCI)C1 – хлорид-гипохлорит кальция

MnSO 4 – сульфат марганца (II)

К 2 S – cульфид калия

NaHCO 3 – гидрокарбонат натрия

К 2 SO 4 – сульфат калия

Соли можно рассматривать как продукты, полученные путём замещения атомов водорода в кислотах на металлы или ионы аммония, или гидроксогрупп в основаниях на кислотные остатки. В зависимости от этого выделяют средние, кислые и основные соли. Рассмотрим, как составить формулы этих солей.

Средние соли

Средними или нормальными называют те соли, в которых присутствуют только атомы металлов и кислотные остатки. Их рассматривают как продукты полного замещения атомов H в кислотах или ОН− групп в основаниях.

Составим формулу средней соли, образованной фосфорной кислотой H3PO4 и основанием Ca(OH)2. Для этого на первом месте запишем формулу металла, а на втором — кислотного остатка. Металл в данном случае — Ca, остаток — PO4.

Далее определим валентности этих частиц. Кальций, будучи металлом второй группы, двухвалентен. Валентность остатка трёхосновной фосфорной кислоты равна трём. Запишем эти значения римскими цифрами над формулами частиц: для элемента Ca – а II, а для PO4 –III.

Если полученные значения сокращаются на одно и то же число, то предварительно производим сокращение, если нет — сразу записываем их арабскими цифрами накрест. То есть индекс 2 пишем у фосфата, а 3 — у кальция. Получаем: Ca3(PO4)2

Ещё проще воспользоваться значениями зарядов этих частиц. Они записаны в таблице растворимости. У Ca – 2+, а у PO4 – 3-. Остальные действия будут теми же, что и при составлении формул по валентности.

Кислые и основные соли

Теперь составим формулу кислой соли, образованной этими же веществами. Кислыми называют соли, в которых не все атомы H из соответствующей кислоты замещены металлами.

Предположим, что из трех атомов H в фосфорной кислоте только два замещены катионами металлов. Составление формулы вновь начинаем с записи металла и кислотного остатка.

Валентность остатка HPO4 равна двум, так как в кислоте H3PO4 заместили два атома H. Записываем значения валентностей. В этом случае II и II сокращаются на 2. Индекс 1, как уже было сказано выше, в формулах не указывают. Получаем в итоге формулу CаHPO4

Можно воспользоваться и значениями зарядов. Величину заряда частицы HPO4 определяем следующим образом: заряд H равен 1+, заряд PO4 — 3-. Итого в сумме +1 + (-3) = -2. Запишем полученные значения над символами частиц: 2 и 2 сокращаются на 2, индекс 1 в формулы солей не записывают. В итоге получается формула CaHPO4 — гидрофосфат кальция.

Если при образовании соли не все группы ОН- в основании замещены на кислотные остатки, соль называют основной.

Запишем формулу основной соли, образованной серной кислотой (H2SO4) и гидроксидом магния(Mg(OH)2).

Из определения следует, что в состав основной соли входит кислотный остаток. В данном случае это SO4. Валентность его равна II, заряд 2-. Вторая частица — это продукт неполного замещения групп ОН в основании, то есть MgOH. Его валентность равна I (убрали одну одновалентную группу ОН), заряд +1 (сумма зарядов Mg 2+ и ОН −.

Обратите внимание на названия кислых и основных солей. Их называют так же, как и нормальные, только с добавлением приставки «гидро» к названию кислой соли и «гидроксо» к основной.

Двойные и комплексные соли

Двойными называют соли, в которых один кислотный остаток соединен с двумя металлами. Например, в составе алюмокалиевых квасцов на один сульфат-ион приходится ион калия и ион алюминия. Составим формулу:

1. Запишем формулы всех металлов и кислотного остатка: KAl SO4.
2. Проставим заряды: K (+), Al (3+) и SO4 (2-). В сумме заряд катионов 4+, а анионов — 2-. Сокращаем 4 и 2 на 2.
3. Записываем итог: KAl(SO4)2 — сульфат алюминия-калия.

Комплексные соли содержат комплексный анион или катион: Na — тетрагидроксоалюминат натрия, Cl — хлорид диамминмеди (II). Подробнее комплексные соединения будут рассмотрены в отдельной главе.

Рассмотрим важнейшие способы получения солей.

Реакция нейтрализации . Растворы кислоты и основания смешивают в нужном мольном соотношении. После выпаривания воды получают кристаллическую соль. Например:

2 . Реакция кислот с основными оксидами . Фактически, это вариант реакции нейтрализации. Например:

3 . Реакция оснований с кислотными оксидами . Это также вариант реакции нейтрализации:

4 . Реакция основных и кислотных оксидов между собой :

5 . Реакция кислот с солями . Этот способ подходит, например, в том случае, если образуется нерастворимая соль, выпадающая в осадок:

6 . Реакция оснований с солями . Для таких реакций подходят только щелочи (растворимые основания). В этих реакциях образуется другое основание и другая соль. Важно, чтобы новое основание не было щелочью и не могло реагировать с образовавшейся солью. Например:

7. Реакция двух различных солей. Реакцию удается провести только в том случае, если хотя бы одна из образующихся солей нерастворима и выпадает в осадок:

Выпавшую в осадок соль отфильтровывают, а оставшийся раствор упаривают и получают другую соль. Если же обе образующиеся соли хорошо растворимы в воде, то реакции не происходит: в растворе существуют лишь ионы, не взаимодействующие между собой:

NaCl + KBr = Na + + Cl  + K + + Br 

Если такой раствор упарить, то мы получим смесь солей NaCl, KBr, NaBr и KCl, но чистые соли в таких реакциях получить не удается.

8 . Реакция металлов с кислотами . Соли образуются и в окислительно-восстановительных реакциях. Например, металлы, расположенные левее водорода в ряду активности металлов (таблица 4-3), вытесняют из кислот водород и сами соединяются с ними, образуя соли:

9 . Реакция металлов с неметаллами . Эта реакция внешне напоминает горение. Металл «сгорает» в токе неметалла, образуя мельчайшие кристаллы соли, которые выглядят, как белый «дым»:

10 . Реакция металлов с солями . Более активные металлы, расположенные в ряду активности левее , способны вытеснять менее активные (расположенные правее ) металлы из их солей:

Рассмотрим химические свойства солей.

Наиболее распространенные реакции солей – реакции обмена и окислительно-восстановительные реакции. Сначала рассмотрим примеры окислительно-восстановительных реакций.

1 . Окислительно-восстановительные реакции солей .

Поскольку соли состоят из ионов металла и кислотного остатка, их окислительно-восстановительные реакции условно можно разбить на две группы: реакции за счет иона металла и реакции за счет кислотного остатка, если в этом кислотном остатке какой-либо атом способен менять степень окисления.

А) Реакции за счет иона металла.

Поскольку в солях содержится ион металла в положительной степени окисления, они могут участвовать в окислительно-восстановительных реакциях, где ион металла играет роль окислителя. Восстановителем чаще всего служит какой-нибудь другой (более активный) металл:

Принято говорить, что более активные металлы способны вытеснять другие металлы из их солей. Металлы, находящиеся в ряду активности левее (см. параграф 8.3), являются более активными.

Б) Реакции за счет кислотного остатка.

В кислотных остатках часто имеются атомы, способные изменять степень окисления. Отсюда –многочисленные окислительно-восстановительные реакции солей с такими кислотными остатками. Например:

2 . Обменные реакции солей .

Такие реакции могут происходить, когда соли реагируют: а) с кислотами, б) с щелочами, в) с другими солями. При проведении обменных реакций берут растворы солей. Общим требованием для таких реакций является образование малорастворимого продукта, который удаляется из раствора в виде осадка. Например:

а) CuSO 4 + H 2 S = CuS↓ (осадок) + H 2 SO 4

AgNO 3 + HCl = AgCl↓ (осадок) + HNO 3

б) FeCl 3 + 3 NaOH = Fe(OH) 3 ↓ (осадок) + 3 NaCl

CuSO 4 + 2 KOH = Cu(OH) 2 ↓ (осадок) + K 2 SO 4

в) BaCl 2 + K 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ (осадок) + 2 KCl

CaCl 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ (осадок) + 2 NaCl

Если хотя бы один продукт таких обменных реакций не уходит из сферы реакции в виде осадка (иногда – в виде газа), то при смешивании растворов образуется только смесь ионов, на которые при растворении распадаются исходная соль и реагент. Таким образом, обменная реакция произойти не может.

Определение солей в рамках теории диссоциации. Соли принято делить на три группы: средние, кислые и основные. В средних солях все атомы водорода соответствую­щей кислоты замещены на атомы металла, в кислых солях они заме­щены только частично, в основных солях группы ОН соответствующего основания частично замещены на кислотные остатки.

Существуют также некоторые другие типы солей, например двой­ные соли, в которых содержатся два разных катиона и один анион: СаСО 3 MgCO 3 (доломит), КСl NaCl (сильвинит), KAl(SO 4) 2 (алюмока­лиевые квасцы); смешанные соли, в которых содержится один катион и два разных аниона: СаОСl 2 (или Са(ОСl)Сl); комплексные соли, в со­став которых входит комплексный ион, состоящий из центрального атома, связанного с несколькими лигандами : K 4 (желтая кровяная соль), K 3 (красная кровяная соль), Na, Cl; гидратные соли (кристаллогидраты), в которых содержатся молекулы кристаллизационной воды: CuSO 4 5H 2 O(медный купорос), Na 2 SO 4 10Н 2 О (глауберова соль).

Название солей образуют из названия аниона, за которым следу­ет название катиона.

Для солей бескислородных кислот к названию неметалла добавля­ют суффикс ид, например хлорид натрия NaCl, сульфид железа(Н) FeS и др.

При наименовании солей кислородсодержащих кислот к латинскому корню названия элемента добавляют в случае высших степеней окисле­ния окончание — am , в случае низших степеней окисления окончание -ит. В названиях некоторых кислот для обозначения низших степеней окисле­ния неметалла используют приставку гипо-, для солей хлорной и марган­цовой кислот используют приставку пер-, например: карбонат кальция СаСО 3 , сульфат железа(III) Fe 2 (SO 4) 3 , сульфит железа(II) FeSO 3 , гипо­хлорит калия КОСl, хлорит калия КОСl 2 , хлорат калия КОСl 3 , перхлорат калия КОСl 4 , перманганат калия КМnO 4 , дихромат калия К 2 Сг 2 O 7 .

Кислые и основные соли можно рассматривать как продукт непол­ного превращения кислот и оснований. По международной номен­клатуре атом водорода, входящий в состав кислой соли, обозначают приставкой гидро-, группу ОН - приставкой гидрокси, NaHS - ги­дросульфид натрия, NaHSO 3 - гидросульфит натрия, Mg(OH)Cl - гидроксихлорид магния, Аl(ОН) 2 Сl - дигидроксихлорид алюминия.

В названиях комплексных ионов сначала указывают лиганды, за­вершают названием металла с указанием соответствующей степени окисления (римскими цифрами в скобках). В названиях комплекс­ных катионов используют русские названия металлов, например: Cl 2 - хлорид тетраамминмеди(П), 2 SO 4 - суль­фат диамминсеребра(1). В названиях комплексных анионов исполь­зуют латинские названия металлов с суффиксом -ат, например: К[Аl(ОН) 4 ] - тетрагидроксиалюминат калия, Na - тетра- гидроксихромат натрия, K 4 - гексацианоферрат(Н) калия.

Названия гидратных солеи (кристаллогридратов ) образуют­ся двумя способами. Можно воспользоваться системой названий комплексных катионов, описанной выше; например, медный купо­рос SO 4 Н 2 0 (или CuSO 4 5Н 2 O) можно назвать сульфат тетрааквамеди(П). Однако для наиболее известных гидратных со­лей чаще всего число молекул воды (степень гидратации) указывают численной приставкой к слову «гидрат», например: CuSO 4 5Н 2 O - пентагидрат сульфата меди(И), Na 2 SO 4 10Н 2 О - декагидрат суль­фата натрия, СаСl 2 2Н 2 O - дигидрат хлорида кальция.

Растворимость солей

По растворимости в воде соли делятся на раствори­мые (Р), нерастворимые (Н) и малорастворимые (М). Для определения растворимости солей пользуются таблицей растворимости кислот, осно­ваний и солей в воде. Если таблицы под рукой нет, то можно воспользоваться правилами. Их легко запомнить.

1. Растворимы все соли азотной кислоты - ни­траты.

2. Растворимы все соли соляной кислоты - хло­риды, кроме AgCl (Н) , PbCl 2 (М) .

3. Растворимы все соли серной кислоты - суль­фаты, кроме BaSO 4 (Н) , PbSO 4 (Н) .

4. Растворимы соли натрия и калия.

5. Не растворяются все фосфаты, карбонаты, си­ликаты и сульфиды, кроме солей Na + и K + .

Из всех химических соединений соли являют­ся наиболее многочисленным классом веществ. Это твердые вещества, они отличаются друг от друга по цвету и растворимости в воде. В начале XIX в. шведский химик И. Берцелиус сформулировал определение солей как продуктов реакций кислот с основаниями или соединений, полученных заменой атомов водорода в кислоте металлом. По этому признаку различают соли сред­ние, кислые и основные. Средние, или нормальные, соли - это продукты полного замещения атомов водорода в кислоте на металл.

Например:

Na 2 CO 3 - карбонат натрия;

CuSO 4 - сульфат меди (II) и т. д.

Диссоциируют такие соли на катионы металла и анионы кислотного остатка:

Na 2 CO 3 = 2Na + + CO 2 —

Кислые соли - это продукты неполного заме­щения атомов водорода в кислоте на металл. К кислым солям относят, например, питьевую соду NaHCO 3 , которая состоит из катиона метал­ла Na + и кислотного однозарядного остатка HCO 3 — . Для кислой кальциевой соли формула записывает­ся так: Ca(HCO 3) 2. Названия этих солей складываются из названий средних солей с прибавлением приставки гидро- , например:

Mg(HSO 4) 2 - гидросульфат магния.

Диссоциируют кислые соли следующим обра­зом:

NaHCO 3 = Na + + HCO 3 —
Mg(HSO 4) 2 = Mg 2+ + 2HSO 4 —

Основные соли - это продукты неполного за­мещения гидроксогрупп в основании на кислотный остаток. Например, к таким солям относится знамени­тый малахит (CuOH) 2 CO 3 , о котором вы читали в произведениях П. Бажова. Он состоит из двух основных катионов CuOH + и двухзарядного аниона кислотного остатка CO 3 2- . Катион CuOH + имеет заряд +1, поэтому в моле­куле два таких катиона и один двухзарядный ани­он CO 3 2- объединены в электронейтральную соль.

Названия таких солей будут такими же, как и у нормальных солей, но с прибавлением при­ставки гидроксо- , (CuOH) 2 CO 3 - гидроксокарбонат меди (II) или AlOHCl 2 - гидроксохлорид алюми­ния. Большинство основных солей нерастворимы или малорастворимы.

Последние диссоциируют так:

AlOHCl 2 = AlOH 2 + + 2Cl —

Свойства солей

Первые две реакции обмена были подробно рас­смотрены ранее.

Третья реакция также является реакцией обме­на. Она протекает между растворами солей и со­провождается образованием осадка, например:

Четвертая реакция солей связана с положением металла в электрохимическом ряду напряжений металлов (см. «Электрохимический ряд напряже­ний металлов»). Каждый металл вытесняет из растворов солей все другие металлы, располо­женные правее его в ряду напряжений. Это соблю­дается при выполнении следующих условий:

1) обе соли (и реагирующая, и образующаяся в ре­зультате реакции) должны быть растворимыми;

2) металлы не должны взаимодействовать с водой, поэтому металлы главных подгрупп I и II групп (для последней начиная с Са) не вытесняют дру­гие металлы из растворов солей.

Способы получения солей

Способы получения и химические свойства солей. Соли могут быть получены из неорганических соединений практически любо­го класса. Наряду с этими спо­собами соли бескислородных кислот могут быть получены при не­посредственном взаимодействии металла и неметалла (Cl, S ит. д.).

Многие соли устойчивы при нагревании. Однако соли аммония, а также некоторые соли малоактивных металлов, слабых кислот и кислот, в которых элементы проявляют высшие или низшие степе­ни окисления, при нагревании разлагаются.

СаСO 3 = СаО + СO 2

2Ag 2 CO 3 = 4Ag + 2СO 2 + O 2

NH 4 Cl = NH 3 + НСl

2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2

2FeSO 4 = Fe 2 O 3 + SO 2 + SO 3

4FeSO 4 = 2Fe 2 O 3 + 4SO 2 + O 2

2Cu(NO 3) 2 = 2CuO + 4NO 2 + O 2

2AgNO 3 = 2Ag + 2NO 2 + O 2

NH 4 NO 3 = N 2 O + 2H 2 O

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O

2КСlO 3 =MnO 2 = 2KCl + 3O 2

4KClO 3 = 3КСlO 4 + KCl

Когда слышишь слово "соль", то первая ассоциация, конечно же, поваренная, без которой любое блюдо покажется невкусным. Но ведь это не единственное вещество, которое относится к классу химических веществ соли. Примеры, состав и химические свойства солей вы сможете найти в этой статье, а также научитесь правильно составлять название любой из них. Прежде чем продолжить, давайте договоримся, в этой статье мы рассмотрим только неорганические средние соли (полученные при реакции неорганических кислот с полным замещением водорода).

Определение и химический состав

Одно из определений соли звучит так:

• (т. е. состоящее из двух частей), в состав которого входят ионы металлов и кислотный остаток. То есть это вещество, получившееся в результате реакции кислоты и гидроксида (оксида) любого металла.

Есть еще одно определение:

• Это соединение, представляющее собой продукт полного или частичного замещения ионов водорода кислоты ионами металла (подходит для средних, основных и кислых).

Оба определение правильные, но не отражают всю суть процесса получения соли.

Классификация солей

Рассматривая различных представителей класса солей, можно заметить, что они бывают:

• Кислородсодержащими (соли серной, азотной, кремниевой и других кислот, в состав кислотного остатка которых входит кислород и еще один неметалл).
• Бескислородными, т. е. соли, образованные при реакции остаток которой не содержит кислород, — соляная, бромоводородная, сероводородная и другие.

По количеству замещенных водородов:

• Одноосновные: соляная, азотная, иодоводородная и другие. В состав кислоты входит один ион водорода.
• Двухосновные: два иона водорода замещены ионами металлов при образовании соли. Примеры: серная, сернистая, сероводородная и другие.
• Трехосновные: в составе кислоты три иона водорода замещены металлическими ионами: фосфорная.

Есть и другие типы классификаций по составу и свойствам, но мы не станем их разбирать, так как цель статьи немного другая.

Учимся называть правильно

У любого вещества есть название, которое понятно только жителям определенного региона, его еще называют тривиальным. Поваренная соль — пример разговорного названия, по международной номенклатуре оно будет называться уже по-другому. Но в разговоре абсолютно любой человек, знакомый с номенклатурой названий, без проблем поймет, что речь идет о веществе с химической формулой NaCl. Эта соль является производной от соляной кислоты, а соли ее называют хлоридами, то есть называется она хлорид натрия. Нужно просто выучить названия солей, приведенных ниже в таблице, а затем добавить название металла, образовавшего соль.

Но так просто составляется название, если у металла неизменная валентность. А теперь рассмотрим с названием), у которой металл с переменной валентностью — FeCl 3. Вещество называется хлорид железа трехвалентного. Именно такое название правильное!

Химические свойства

Как класс, соли по своим химическим свойствам характеризуются тем, что могут взаимодействовать со щелочами, кислотами, солями и более активными металлами:

1. При взаимодействии со щелочами в растворе обязательным условием реакции является выпадение в осадок одного из получаемых веществ.

2. При взаимодействии с кислотами реакция проходит, если образуется летучая кислота, нерастворимая кислота или нерастворимая соль. Примеры:

• К летучим кислотам относится угольная, так как она легко распадается на воду и углекислый газ: MgCO 3 + 2HCl = MgCl 2 + H 2 O + CO 2.
• Нерастворимая кислота — кремниевая, образуется в результате реакции силиката с другой кислотой.
• Одним из признаков химической реакции является выпадение осадка. Какие соли можно посмотреть в таблице растворимости.

3. Взаимодействие солей между собой происходит только в случае связывания ионов, т. е. одна из образовавшихся солей выпадает в осадок.

4. Чтобы определить, пойдет ли реакция между металлом и солью, нужно обратиться к таблице напряжения металлов (иногда ее еще называют рядом активности).

Только более активные металлы (расположенные левее) могут вытеснять из соли металл. Примером является реакция железного гвоздя с медным купоросом:

CuSO 4 + Fe= Cu + FeSO 4

Такие реакции свойственны большинству представителей класса солей. Но есть и более специфические реакции в химии, свойства соли индивидуальные отражающие, например разложение при накаливании или образование кристаллогидратов. Каждая соль индивидуальна и по-своему необычна.