Что относится к солям химия

Общие сведения

Все соли имеют сложный химический состав и в зависимости от него могут быть органическими или неорганическими. В теоретической химии существует несколько определений этой группы веществ:

Кроме металлов, к кислотным остаткам могут присоединяться ионы аммония (NH4)+, гидроксония (Н3О)+, фосфония (РН4)+ и некоторые другие. С физической точки зрения чаще всего соли — это твердые кристаллические вещества. Встречаются вещества разной окраски. Прозрачные единичные кристаллы в большом количестве имеют белый цвет, например, поваренная соль NaCl.

Их строение представляет собой кристаллическую решетку, в узлах которой находятся анионы, а катионы занимают пространство между узлами. Другое распространенное строение — анионные фрагменты из кислотных остатков, соединенные в бесконечную цепочку, в трехмерных полостях которых находятся катионы. Такую структуру имеют силикаты, что отражается и на их свойствах: высокая температура плавления и неспособность проводить электрический ток.

Кроме ионных, в молекулах солей встречаются и молекулярные ковалентные связи, и промежуточные между ковалентными и ионными. В особую группу солей выделяются так называемые ионные жидкости, температура плавления которых ниже 100 °C, отличающиеся повышенной вязкостью.

Для изучения химических и физических свойств этой группы соединений важным критерием служит их растворимость в воде: полностью, частично или нерастворимые.

Классификация и номенклатура

Основные классы этой группы веществ были описаны французским химиком и аптекарем Г. Руэлем еще в 1754 году, а по мере развития химии к ним добавились новые. Главный принцип классификации солей основан на том, что при взаимодействии металла и кислоты в ней происходит частичное или полное замещение атомов водорода.

Общие характеристики

Формулы солей всегда образуются одним или несколькими металлами, кислотными остатками и гидроксильными группами. В зависимости от этого все солевые соединения делят на такие классы:

Средними считаются те, у которых все атомы водорода образующей кислоты заменены атомами металла. К такому типу соединений относятся и те, в которых водород замещается одновалентной группой аммония NH4. Согласно принятой номенклатуре, названия этих веществ образуются из латинского названия кислотного остатка и русского названия металла. Кислородосодержащие остатки оканчиваются на «ат», бескислородные — на «ид». Например:

Если одному химическому элементу соответствует не одна кислота, то может использоваться и окончание «ит». Это относится к таким кислотам, как серная H2SO4 (сульфаты) и сернистая H2SO3 (сульфиты).

Кислые вещества образуются только от двух- или полиосновных кислот: серной, фосфорной, угольной. Они относятся к неустойчивым соединениям и при нагревании происходит их разложение на составляющие элементы. В названии таких веществ всегда используют приставку «гидро», а если незамещенных атомов водорода осталось два — приставку «ди»:

Образование основных солей происходит при частичном замещении гидроксильных групп кислотными остатками, причем валентность основного остатка всегда будет равна числу замещенных гидроксильных групп. Номенклатура названий таких химических соединений образуется в зависимости от количества гидроксогрупп приставками «гидроксо» и «дигидроксо»:

В двойных солях атомы водорода замещаются двумя разными металлами, соответственно и образовываться могут только от двух и более основных кислот: MgK (SO4)2, NaKCO3, KAl (SO4)2.

Комплексные соединения и кристаллогидраты

Этот класс химических соединений отличается большим разнообразием. В изучении комплексных солей (КС) большую роль сыграли швейцарский ученый А. Вернер и русский химик немецкого происхождения В. Освальд. КС состоят из комплексных частиц. Центральный элемент в комплексе называется комплексообразователем, а связанные с ним элементы — лигандами. Их число — это координационное число соединения. Лигандами могут быть как нейтральные молекулы, так и разнообразные ионы и катион водорода H+.

КС так и классифицируются на нейтральные, анионные и катионные. Разными лигандами образуются такие группы химических веществ:

Кристаллы, образующиеся в водном растворе при выпадении в осадок солей, называются кристаллогидратами. При этом между молекулами воды и солевыми ионами формируются прочные связи, образующие кристаллическую решетку. Химические формулы кристаллогидратов записывают в виде количественного соотношения соли и воды, разделенных точкой — Na2SO4⋅10H2O. В номенклатуре для обозначения количества воды употребляются греческие числа — ди, три, тетра, гекса и так далее, с которых и начинается название. Число выступает приставкой к слову «гидро», а затем следует стандартное название соли: CaSO4⋅2H2O — дигидрат сульфата кальция.

Исторические наименования

Названия химических веществ соответствуют международной системе правил, позволяющей давать им названия, по которым можно правильно составить их формулу. Многие соединения солевой группы давно и хорошо известны, и в процессе их использования химики много лет назад уже как-то называли их. Традиционные или тривиальные названия полезно знать любому человеку. Их список приведен в таблице:

Это далеко не полный перечь общеизвестных наименований. Какой-либо системе они не подчиняются, и тем, кто изучает химию, их надо просто запомнить.

Химические свойства

Соли как химические соединения проявляют разные свойства в зависимости от их структурного состава. В водных растворах могут диссоциировать на анион металла и катион кислотного остатка. Степень диссоциации зависит от того, какую способность растворяться имеют разные виды солей: растворимые диссоциируют полностью, нерастворимые — частично или не диссоциируют. Ход такой реакции зависит от вида соли: средние, двойные и комплексные распадаются на ионы одномоментно, а кислые и основные — ступенчато. Примеры:

Некоторые соли под действием температуры могут разлагаться. Например, при нагревании из карбоната кальция СаСO3 получается оксид кальция СаO и кислотный оксид СО2­. Солевые вещества, образованные от бескислородных кислот, разлагаются на простые элементы: хлорид серебра AgCl распадается на серебро Ag с выделением хлора Cl­. Если солеобразующим соединением выступает кислота с сильными окислительными свойствами, то разложения до простых элементов не происходит: 2КNO3 → 2КNO2 + O2­.

Взаимодействие с оксидами и кислотами

Соли реагируют путем сплавления с кислотными или амфотерными оксидами. При этом образуется новое солевое соединение, а оксиды замещаются менее летучими. С основными оксидами такая реакция не происходит. Например, карбонат калия K2CO3 сплавляется с оксидом кремния (IV) SiO2 с образованием силиката калия KSiO3 и выделением углекислого газа CO2: K2CO3 + SiO2 → KSiO3 + CO2↑. K2CO3 может взаимодействовать и с оксидом алюминия, при этом получается алюминат калия KAlO2 и углекислый газ CO2: K2CO3 + Al2O3 → 2KAlO2 + CO2↑.

Взаимодействие с кислотами может происходить только в том случае, если в реакцию вступает кислота и соль, образованная более слабой кислотой. Показателем возможного совместного реагирования солей с кислотами могут быть предполагаемые:

Например, нерастворимое соединение угольной кислоты карбонат магния MgCO3 вступает в реакцию с сильной серной кислотой: MgCO3 + H2SO4 → MgSO4 + 2H2O + CO2. Растворимый силикат калия как производное кремниевой кислоты может взаимодействовать с соляной кислотой, потому что в ходе реакции ожидается получение нерастворимой кремниевой кислоты: K2SiO3 + 2HCl → H2SiO3↓ + 2KCl.

Реакции с основаниями и другими солями

Со щелочами взаимодействуют в основном только соли аммония и тяжелых металлов, если при этом они относятся к растворимым. В результате получают новое солевое вещество и новое основание. Например, в реакцию с гидроксидом калия KOH вступает сульфат меди (II) CuSO4, в результате чего образуется сульфат калия K2SO4, а гидроксид меди Cu (OH) выпадает в осадок: 2KOH + CuSO4 → K2SO4 + Cu (OH)2.

Взаимодействие хлорида аммония с гидроксидом натрия описывается таким уравнением (NH4)2SO4 + 2KOH → 2H2O + K2SO4 + 2NH3↑. Если воздействовать основанием на кислую соль, то в результате получится средняя соль и вода. Например, гидрокарбонат натрия NaHCO3 взаимодействует с гидроксидом натрия NaOH: NaHCO3 + NaOH → Na3CO3 + H2O.

Реакции между солями возможны только в случае хорошей растворимости обоих веществ, при этом образуются две новые соли. С нерастворимым соединением взаимодействие не случается. Некоторые вещества, относящиеся к кислым, реагируют со слабокислыми солями и со своими средними соединениями.

Получение и применение

Многие соединения солей всех видов встречаются в виде залежей минеральных пород и рассолов. Например: известняк, разные виды селитры, поваренная и калийная соли, сильвин, карналлит, натрон, мирабилит и многие другие. Условно все способы получения солевых веществ разделяют на физическую переработку сырья (выпаривание, кристаллизация, флотация и тому подобное) и извлечение их из полупродуктов, отходов других производств и минералов химическими способами, основанными на свойствах солей.

Больше всего химическая промышленность выпускает солей для сельского хозяйства, причем они используются как в качестве удобрений для хорошего роста растений и повышения урожайности, так и для их защиты от сорняков и вредителей. Минеральные соли используют и как сырье для производства самых разнообразных химических веществ, применяемых в таких отраслях:

В качестве присадок и плавней соли применяются в металлургии для обогащения руд и при выплавке металлов. Производство цемента, одного из самых важных для строительной промышленности компонента, невозможно без известняка. Соли хрома используются при изготовлении огнеупорных материалов. Весь спектр разновидностей солей применяется и в фармацевтической промышленности.

Источник

Содержание:

Понятие о солях:

В предыдущем параграфе продукты замещения атомов водорода атомами металла имели формулы

Для этого разделим каждую формулу черточкой на две части:

Легко заметить, что первая составная часть формулы представлена металлическими элементами, а вторая — кислотными остатками. Кроме рассмотренных примеров, существует много веществ, формулы которых содержат металлические и кислотные остатки. Все они относятся к классу соединений, который получил название соли.

Соли — это сложные вещества, образованные атомами металлов и кислотными остатками

В отличие от кислот, представители класса солей имеют немолекулярное строение, их структурными частями являются ионы — катионы металлов и анионы кислотных остатков.

Формулу солей в общем виде можно записать так:

Номенклатура солей

Номенклатура солей (речь пойдет о так называемых средних солях, которые соответствуют приведенной общей формуле и являются продуктами полного замещения атомов водорода в кислоте). Название солей состоит из двух слов: названия металлического элемента и названия кислотного остатка в именительном падеже, например — хлорид натрия.

Если металл имеет переменную валентность, ее указывают в круглых скобках после его символа без интервала, например: — сульфат железа

Кроме современных названий солей, которые отвечают указанным правилам, за некоторыми солями сохранились исторические названия, например: — поваренная соль.

Определение валентности металлов в формулах солей и составление формул солей по валентности. Определяя валентность металла в формуле соли или составляя формулы солей, придерживаются общего правила, как при определении валентности элементов в бинарных соединениях и составлении их формул.

Сумма единиц валентности одной части формулы соли (атомов металла) равна сумме единиц валентности второй ее части (кислотного остатка).

Пример №

Определить валентность хрома в солях, формулы которых: и назвать их.

Обе соли содержат двухвалентный кислотный остаток серной кислоты.

Сумма единиц валентности кислотного остатка в первой формуле равна 2. Такой же должна быть и сумма валентностей атомов хрома. Поскольку атом хрома в этой формуле один, то обе валентности принадлежат ему. Следовательно, хром в формуле двухвалентен.

Во второй формуле кислотных остатков — три. Поэтому сумма единиц их валентностей составляет Атомов хрома в этой формуле два, а сумма единиц их валентностей также равна 6. Значит, валентность одного атома хрома в соединении составляет

Ответ:

Пример №

Составить формулу нитрата алюминия.

1. Записываем символы металла и кислотного остатка:

2. Над металлом и кислотным остатком проставляем валентность:

3. Для единиц валентности металла и кислотного остатка находим наименьшее общее кратное: это число 3.

4. Делением общего кратного 3 на валентность металла и кислотного остатка находим индексы:

а) (индекс алюминия);

б) (индекс кислотного остатка).

Полученные индексы вписываем в формулу нитрата алюминия:

Ответ:

Из общей формулы солей следует, что индекс металла совпадает с валентностью кислотного остатка, а индекс кислотного остатка — с валентностью металла. Однако, как и у оксидов, в формулах кислот четных индексов нет. Поэтому при составлении формул кислот по валентности проводят сокращение четных индексов.

Физические свойства солей

При нормальных условиях соли находятся только в твердом состоянии. Это тугоплавкие кристаллические вещества, поэтому, чтобы перевести их в жидкое состояние, а тем более в парообразное, нужны высокие температуры. Так, температура плавления сульфида бария равна

По способности растворяться в воде соли делят на растворимые (хлорид натрия, нитрат калия), малорастворимые (сульфит магния, хлорид свинца и нерастворимые (карбонат кальция, сульфат бария). Информация о растворимости солей и кислот содержится в таблице растворимости этих соединений в воде (см. Приложение).

Соли — это вещества без запаха, разного вкуса. Может показаться, что класс веществ «Соли» получил такое название благодаря соленому вкусу его соединений. В действительности же с «чистым» соленым вкусом существует лишь одна соль, и вам она хорошо известна, это — хлорид натрия. Врачи предостерегают от избыточного употребления поваренной соли, однако в жизненно необходимых порциях хлорида натрия нуждается организм и человека, и животных. Она нужна для поддержания состава крови, а также вырабатывания желудочного сока. Физраствор, который используется для лечения больных,— ничто иное, как раствор хлорида натрия.

Соли бериллия — сладкие на вкус, соли магния — горькие, карбонат кальция (мел) — безвкусный. В большинстве своем соли имеют смешанный вкус — кисло-сладкий, горько-соленый.

Помните! В химическом кабинете соли ни в коем случае не пробуют на вкус!

Большинство солей белого цвета. Цвет перманганата калия фиолетовый,хлорида железа — коричнево-красный, ортофосфата серебра — желтый.

Внимательно рассмотрите образцы солей, которые учитель демонстрирует вам на урюке, и определите цвет и растворимость каждой из них.

Итоги:

Наиболее распространенной из солей угольной кислоты является карбонат кальция Кроме того, что эта соль — основная составляющая мрамора, мела, известняка, доломита, существует также несколько необычная форма нахождения ее в природе — из карбоната кальция и незначительного количества других веществ в теле некоторых моллюсков формируются жемчужины. Это округлые, гладкие, с перламутровым отблеском образования, в состав которых входит 86—90 % карбоната кальция, 6—12 % органического клейкого вещества конхиолина, выделяемого моллюском, когда в его раковину попадет посторонний предмет, и вода. Конхиолин крепко склеивает тоненькие пластинки карбоната кальция.

Жемчужина формируется в раковине моллюска вокруг раздражителей — чаще всего песчинок — и приблизительно за 12 лет вырастает величиной с горошину. Большие жемчужины правильной формы — чрезвычайная редкость.

Жемчуг издавна используют в качестве украшений. Особенно ценятся жемчужины правильной шарообразной формы. Они очень дорогостоящие: жемчужина диаметром 1 см стоит около 4000 долларов.

Средняя продолжительность хранения жемчужин составляет от 250 до 500 лет, после чего они теряют блеск и их легко измельчить в порошок.

Скелет других водных обитателей — коралловых полипов — по составу близок к жемчугу. Большие скопления коралловых полипов образуют коралловые рифы. В результате археологических раскопок обнаружилось, что люди издавна изготавливают украшения из кораллов (так называется скелет коралловых полипов). Благодаря несколько иному составу, чем у жемчужин, такие изделия сохраняются дольше. В зависимости от содержания органических веществ, кораллы бывают разного цвета: розовые, красные и даже черные. Изготовленные из таких кораллов украшения — ожерелья, серьги, кольца — считаются самыми дорогими. Владельцам кораллов нужно знать, что даже при легком нагревании эти драгоценности теряют свой цвет.

Что такое соли

К классу солей принадлежит соединение, которое мы употребляем ежедневно вместе с пищей. Это — поваренная соль Вам известно, что она состоит из ионов

Соль — соединение, в состав которого входят катионы металлического элемента и анионы кислотного остатка.

Ион кислотного остатка имеет отрицательный заряд; его значение совпадает со значением валентности этого остатка:

Формулы солей. Для солей, как и кислот, существуют две общие формулы — и Первой формуле соответствуют соли, которые содержат анионы кислотных остатков безоксигеновых кислот, а второй — соли, анионы которых происходят от оксиген-содержащих кислот.

Примеры формул солей

Для того чтобы составить формулу соли, необходимо знать заряды катиона и аниона, а также учитывать то, что соединение электро-нейтрально. Для выяснения значений зарядов ионов можно использовать таблицу, размещенную на форзаце 2 (так называемая таблица растворимости).

Составим формулу соли, которая содержит катионы и анионы В состав соли входят ионы, значения зарядов которых не одинаковы: 2 и 3. Наименьшее число, которое делится без остатка на 2 и 3, — число 6. Делим его на значения зарядов катиона (6 : 2 = 3) и аниона (6:3 = 2). Получаем количество этих ионов в формульной единице соединения, т. е. соответствующие индексы в химической формуле соли:

Графические формулы для солей, как и для других ионных соединений, не составляют.

Названия солей

Для каждой соли существует химическое название, а для некоторых солей — еще и тривиальные названия (табл. 2). Химическое название соли состоит из двух слов. Первое слово — название металлического элемента, а второе происходит от химического названия соответствующей кислоты.

Формулы и названия некоторых солей

Если элемент имеет переменную валентность, то ее значение указывают после названия элемента (табл. 2, рис. 12). Склоняется только второе слово химического названия соли.

Существуют соли, образованные только неметаллическими элементами. В их состав входят катионы аммония Примеры формул и названий таких соединений:

Два последних соединения применяют в качестве азотных удобрений.

Соли аммония происходят от основания (§ 11).

Распространенность в природе

В земной коре содержится много солей (рис. 13). В основном, это силикаты. Среди них встречаются и драгоценные камни: голубой топаз (алюминий силикат), золотистый циркон (цирконий силикат), бесцветный фенакит (бериллий силикат) и др.

Существует много залежей натрий хлорида NaCl (каменная соль), калий хлорида КС1, кальций карбоната СаС03 (мел, мрамор, известняк). Последнее соединение составляет основу ракушек, яичной скорлупы (рис. 14). Сульфиды и другие являются рудами; из них получают металлы.

Различные соли находятся в растворенном состоянии в гидросфере. В морской воде преобладают хлориды Натрия и Магния, а в пресной — соли Кальция и Магния (в основном карбонатной и сульфатной кислот).

Выводы:

Соль — ионное соединение, в состав которого входят катионы металлического элемента и анионы кислотного остатка. Для солей существуют общие формулы

Каждая соль имеет химическое название, а некоторые соли — еще и тривиальные названия. Соли очень распространены в природе.

Свойства и применение солей

Физические свойства солей: Соли, как и другие ионные соединения, при обычных условиях являются кристаллическими веществами. Они обычно имеют высокие температуры плавления:

Часть солей растворяется в воде, некоторые являются малорастворимыми (рис. 31), а остальные — нерастворимые. Соответствующая информация помещена в таблице растворимости (форзац 2).

Образование растворов солей часто сопровождается тепловыми эффектами. Например, при растворении натрий карбоната выделяется небольшое количество теплоты и раствор немного нагревается. А во время приготовления раствора натрий нитрата можно зафиксировать незначительное понижение температуры.

Лишь одна соль — натрий хлорид — имеет соленый вкус. Многие другие растворимые соли горькие, а соли Плюмбума и Бериллия сладкие, но чрезвычайно ядовитые. Определяя вкус различных солей, некоторые алхимики, вероятно, поплатились за это жизнью.

Соли по-разному влияют на растения, животных, человека. Среди них есть соединения, которые содержат необходимые для растений элементы; их применяют в качестве удобрений. А поваренную соль мы ежедневно употребляем вместе с пищей, чтобы пополнить ее запасы в организме (это соединение постоянно выводится из организма вместе с потом и мочой).

Химические свойства солей: Соли вступают в разнообразные реакции с простыми и сложными веществами.

Реакции с металлами

Соль в водном растворе может реагировать с металлом с образованием новой соли и другого металла (рис. 32). Часто говорят, что один металл «вытесняет» другой из раствора соли. Реакция происходит, если металл-реагент активнее, чем металл-продукт, т. е. находится в ряду активности слева от него (форзац 2):

Изучая основания и кислоты, вы узнали о реакциях этих соединений с солями. Кроме того, соли также могут взаимодействовать друг с другом. Все упомянутые реакции относят к реакциям обмена.

Реакции со щелочами

Реакция между солью и щелочью происходит лишь в растворе (нерастворимые соли со щелочами не взаимодействуют). Она возможна, если один из ее продуктов — основание или соль — выпадает в осадок (рис. 33):

Для прогнозирования возможности таких реакций используют таблицу растворимости (форзац 2).

Если к раствору купрум(II) сульфата добавить столько раствора щелочи, сколько необходимо для полного превращения соли в купрум(II) гидроксид, то после отстаивания над осадком увидим бесцветный раствор. Он будет содержать лишь натрий сульфат (ионы ).

Реакции с кислотами

Соль (как растворимая, так и нерастворимая) может взаимодействовать с кислотой с образованием новой соли и новой кислоты. Такие реакции часто сопровождаются выделением осадка (рис. 34) или газа

но иногда остаются незаметными:

Случаи, в которых реакция между солью и кислотой возможна, указаны в §12(с. 81).

Реакции с другими солями

Взаимодействие между двумя солями происходит лишь в растворе (реагенты должны быть растворимыми в воде) с образованием двух новых солей. Реакция возможна, если один из ее продуктов выпадает в осадок (рис. 35), т. е. является нерастворимым или малорастворимым соединением.

Примеры реакций между двумя солями:

Термическое разложение солей

Оксиген-содержащие соли, образованные газообразными, летучими или неустойчивыми оксидами, при нагревании разлагаются. Продуктами этих реакций, как правило, являются два соответствующих оксида:

Нитраты, как и нитратная кислота, происходят от нитроген(V) оксида Однако при нагревании нитратов этот оксид не образуется, поскольку он термически неустойчив:

Соли щелочных элементов либо не разлагаются (карбонаты, сульфаты), либо их разложение происходит своеобразно. Некоторые из таких реакций используют в лаборатории для получения кислорода:

Изложенный материал обобщен в схеме 5.

Применение солей

Многие соли применяются на практике. Натрий хлорид является сырьем для промышленного получения хлора, хлоридной кислоты, натрий гидроксида, соды. Это соединение незаменимо для приготовления пищи, консервирования. Хлорид, сульфат, нитрат Калия, фосфаты Кальция, некоторые другие соли применяют в качестве минеральных удобрений (рис. 36). Кальций карбонат в виде камня известняка используют в строительстве, а на заводах из него производят известь.

На основе искусственно полученной соли изготовляют зубную пасту. В школе пишут на доске мелом, а это — также кальций карбонат. Кальций сульфат (гипс) применяют в строительстве и медицине. Простым средством для мытья и чистки посуды, предметов домашнего обихода, смягчения воды перед стиркой является кальцинированная сода, или натрий карбонат. Кальцинированную соду вместе с мелом или известняком используют в производстве стекла.

Выводы:

Соли — ионные вещества. Они имеют высокие температуры плавления, различную растворимость в воде.

Соли взаимодействуют с металлами с образованием другой соли и другого металла. Такие реакции происходят, если металл-реагент более активный, чем металл-продукт (это определяют с помощью ряда активности металлов).

Соли вступают в реакции обмена со щелочами, кислотами, другими солями. Некоторые оксигенсодержащие соли при нагревании разлагаются на соответствующие оксиды. Многие соли используются на практике.

Кислые соли

Вы знаете, что при реакции кислоты со щелочью атомы Гидрогена каждой молекулы кислоты «заменяются» атомами (точнее — ионами) металлического элемента:

А возможна ли замена только части атомов Гидрогена в молекуле многоосновной кислоты? Да. В результате соответствующих реакций образуются так называемые кислые соли:

Кислые соли содержатся в растворенном состоянии в пресной воде. При ее кипячении эти соединения разлагаются

и на стенках сосуда образуется накипь — смесь карбонатов и

Кислые соли Кальция и ортофосфатной кислоты составляют основу фосфорных удобрений — преципитата и суперфосфата соответственно. Кислая соль Натрия и карбонатной кислоты известна каждой домохозяйке, зто — питьевая (пищевая) сода (рис. 37).

Способы получения солей

Соли можно получать значительно большим количеством способов, чем оксиды, основания или кислоты.

Три способа получения солей предполагают проведение химических реакций с участием металлов.

Способ 1: металл + неметалл соль. Этим способом можно получать безоксиге-новые соли:

Способ 2: металл + кислота (раствор) соль + водород.

В такие реакции вступают сульфатная (в разбавленном растворе), хлоридная, некоторые другие кислоты и металлы, находящиеся в ряду активности слева от водорода:

Способ 3: металл 1 + соль 1 (в растворе) металл 2 + соль 2.

Вам известно, что такая реакция возможна, если металл 1 активнее металла 2, т. е. металл 1 находится в ряду активности слева от металла 2:

Несколько других способов получения солей предусматривают использование реакций между соединениями, которые проявляют основные и кислотные свойства (§ 9, 11 —13).

Способ 4: основание (амфотерный гидроксид) + кислота (амфотерный гидроксид) соль + вода (рис. 42):

Способ 5: основный (амфотерный) оксид + кислотный (амфотерный) оксид соль:

Способ 6: основание + кислотный (амфотерный) оксид соль + вода:

Способ 7: кислота + основный (амфотерный) оксид соль + вода:

Соли также получают с помощью реакций обмена с участием солей (§ 14).

Способ 8: соль 1 + кислота 1 соль 2 + кислота 2:

Способ 9: соль 1 + щелочь соль 2 + основание:

Это интересно. Солис и некоторые другие до сих пор не получены.

Способы 5 и 6 непригодны для получения солей безоксигеновых кислот, поскольку эти кислоты не имеют кислотных оксидов.

Выбирая способы 8—10, учитывают то, что реакция обмена возможна в случае образования осадка, газа или слабой кислоты (§11, 12, 14).

Вышеизложенное обобщено в схеме 9.

Пример №

Предложить максимальное количество способов получения магний сульфата

Решение

Магний сульфат — оксигенсодержащая соль. Поэтому способ 1 для получения соединения не подходит.

Эту соль можно получить, исходя из металла (способы 2 и 3):

Магний сульфат может образоваться в результате реакций между соответствующими соединениями основного и кислотного характера (способы 4—7):

Для реакции соли с кислотой (способ 8) нужно взять соль Магния, образованную слабой или летучей кислотой либо способной разлагаться с выделением газа, и сульфатную кислоту:

Реакция соли со щелочью (способ 9) для получения магний сульфата не подходит, поскольку одним из реагентов должен быть гидроксид а он является малорастворимым соединением.

Магний сульфат растворяется в воде. Учитывая это, выберем для реакции между двумя солями (способ 10) такие реагенты:

Выводы:

Соли получают несколькими способами. Часть способов основана на реакциях металлов с неметаллами, кислотами, солями. Другие способы предусматривают осуществление реакций между соединениями с основными и кислотными свойствами, а также реакций обмена с участием солей.

Химические свойства солей

Соли, как и другие классы неорганических соединений, способны участвовать в химических реакциях.

Взаимодействие солей с металлами

Соли (в растворе) взаимодействуют с металлами, расположенными в вытесни-тельном ряду до того металла, из атомов которого они образовались. В результате реакции образуются новая соль и металл.

Опыт 1. Четыре химических стакана наполним растворами солей: два — сульфатом меди и еще два — сульфатом железа В стакан с сульфатом меди опустим железную пластину, второй оставим для сравнения. То же проделаем с растворами сульфата железа но в один из стаканов опустим медную пластину. Вскоре в стакане с железной пластиной голубой раствор станет светлее по сравнению с контрольным раствором. А в стакане с медной пластиной коричневая окраска раствора сульфата железа не изменится и будет одинаковой с контрольным раствором. Через 5—10 мин достанем железную пластину и увидим, что та ее часть, которая находилась в растворе сульфата меди покрылась слоем меди. Достанем также медную пластину — с ней не произошло никаких изменений, и цвет растворов сульфата железа в обоих стаканах остался одинаковым. Запишем уравнения реакций:

В реакции, которая состоялась, атомы простого вещества замещают атомы металлического элемента в сложном веществе. Поэтому эта реакция относится к реакциям замещения. Результаты опыта согласовываются с местом в вытеснительном ряду металлов, взятых для проведения опыта.

Взаимодействие солей с основаниями (щелочами)

В предыдущем параграфе вы узнали о том, что единственный способ, которым можно получить нерастворимое основание определенного металлического элемента,— это взаимодействие его растворенной в воде соли со щелочью. Такое взаимодействие мы рассматривали и при изучении свойств щелочей. Поэтому вспомним, что для протекания реакции вещества должны находиться в растворенном состоянии, а один из образовавшихся продуктов реакции — выпадать в осадок, например:

Взаимодействие солей с кислотами

Соли вступают в реакцию обмена с кислотами при условии, что среди продуктов реакции есть осадок или газ. (Вспомните взаимодействие соляной кислоты с нитратом серебра или питьевой соды — с уксусной кислотой.) Проведем соответствующие опыты.

Опыт 2. К раствору хлорида бария добавим раствор серной кислоты Реакция происходит быстро и завершается образованием белого осадка:

Среди образовавшихся продуктов нерастворимым веществом является сульфат бария.

Взаимодействие солей с солями

Повторим опыт 2, заменив серную кислоту на одну из ее растворимых солей.

Опыт 3. К раствору сульфата натрия добавим раствор хлорида бария Взаимодействие происходит так же быстро, и так же образуется белый осадок:

С помощью раствора хлорид бария или другого растворенного в воде соединения бария можно обнаружить в растворе серную кислоту и ее соли.

Опыт 4. К раствору карбоната натрия добавим раствор азотной кислоты. Наблюдается выделение газообразного вещества. Поднесенная к отверстию пробирки зажженная спичка гаснет. Следовательно, выделяется углекислый газ:

Для формулировки окончательного обоснованного вывода о химических свойствах солей проведите химический эксперимент, предусмотренный лабораторными опытами 7, 8, 9.

Итоги:

Соли, при образовании которых в молекуле кислоты все атомы водорода замещаются атомами металла, получили название средних солей. Средние соли не содержат ни атомов водорода, ни гидроксильных групп, а в их состав входят атомы одного металлического элемента, например:

Кроме средних, существуют еще и другие соли, в частности кислые, основные, двойные.

Кислые соли являются продуктом неполного замещения атомов водорода в молекуле кислоты на металл. Поэтому кислотные остатки таких солей содержат атомы водорода, например:

В молекулах серной и ортофосфорной кислот замещен на металл 1 атом водорода, поэтому остатки одновалентны. В формуле замещены на металл 2 атома водорода, следовательно, валентность кислотного остатка равна 2. Как видим, кислые соли образуются кислотами, которые содержат 2 и более атомов водорода. Наличие одного атома водорода в составе кислых солей обозначают, добавляя слово «гидро», двух — «дигидро»: — гидросульфат калия; — дигидросульфат калия; — гидрофосфат калия.

Основными называют соли, полученные частичной нейтрализацией основания кислотой (например, — гидроксохлорид магния), двойными — соли, полученные замещением атомов водорода атомами двух металлов (например, — сульфат калия алюминия).

Какая образуется соль — средняя, кислая или основная — зависит от количества взятых для проведения реакции реагентов.

Соли в природе

По распространенности неорганических соединений в природе соли занимают второе место после оксидов. Так, горные породы и глина состоят из солей кремниевой кислоты, которые имеют сложное строение. Их формулы записывают с помощью формул оксидов, например формула полевого шпата — глины —

Местонахождение залежей солей в Украине представлено на рисунке 15.

Наиболее известная вам соль — хлорид натрия или поваренная соль (минерал такого состава называется галит). Месторождения этой соли в Украине расположены вблизи г. Артемовен Донецкой области, в Автономной Республике Крым, в Карпатах. Человек очень давно оценил значение хлорида натрия и стал использовать эту соль как пищевой продукт и консервант (соление рыбы, мяса, грибов, квашение овощей и т. п.). Было время, когда соль стоила дороже золота: еще в старину возник обычай встречать гостей хлебом-солью. Существует поговорка: «Чтобы узнать человека, нужно с ним пуд соли съесть». Пуд долгое время был распространенной единицей массы, он равен 16 кг. Человек за год потребляет около 3 кг соли. Нетрудно подсчитать, что два человека пуд соли съедят примерно за 2,5—3 года. Так жизненный опыт подтверждает мудрость этой поговорки.

Как сырье хлорид натрия используется для производства гидроксида натрия, натрия, хлора, соляной кислоты, мыла, синтетических моющих средств. В пищевой, кондитерской и фармацевтической промышленности используют такие соли: хлорид натрия, карбонат натрия, нитрат натрия, сульфат магния и другие.

Карбонат кальция является основной составляющей известняка, мрамора, мела. Известняк используют для получения оксида кальция (негашеной извести), известкования кислых почв (уменьшение в них содержания кислот), удаления из состава чугуна (во время его производства) таких кислотных оксидов, как оксид кремния и оксид фосфора Вместе с глиной и песком известняк используют в производстве цемента.

Кости позвоночных животных и человека содержат ортофосфат кальция а зубы — еще и фторид кальция Если на зубной пасте отмечено, что она содержит фтор, в действительности это означает наличие в ней фторида кальция и других соединений фтора.

Соли входят также в состав крови, клеточного сока, нервной и мускульной тканей.

Из курсов природоведения и ботаники вам известно, что для полноценного роста и развития растениям нужны химические элементы калий, азот, фосфор. Их вносят в почву в виде минеральных удобрений. По своему составу почти все минеральные удобрения — это соли, в частности

Широко применяется и соль сульфата кальция Порошок природного минерала гипса нагревают до температуры и превращают в алебастр Как видно из приведенных формул, в алебастре на 1 моль сульфата кальция приходится в 4 раза меньше молей воды, чем в гипсе. Гипсовые повязки, гипсовые строительные материалы, барельефы, статуи и т. п. сделаны из алебастра, который после смешивания с водой твердеет и становится гипсом.

Карбонат натрия применяют для изготовления стекла, бумаги, тканей, в мыловарении.

В плавательных бассейнах цвет воды обусловлен наличием в ней сульфата меди Эту соль добавляют в воду не для подкрашивания, а чтобы не допустить размножения и роста водорослей.

Хлорид калия распространен в природе в виде минерала сильвина. Это вещество используют в качестве калийного удобрения, а также в производстве калия и гидроксида калия.

Из ортофосфата кальция получают ортофосфорную кислоту и фосфорные удобрения.

Сульфат бария применяют как рентгеноконтрастное вещество в медицинской практике.

Ознакомившись с рисунком 16, вы пополните знания о применении солей новыми сведениями.

Приведенные здесь примеры — лишь небольшая часть того, как используются соли.

Итоги:

Вода морей и океанов из-за содержащихся в ней различных солей на вкус солено-горькая. 100 г морской воды в среднем содержат 3,5 г солей, среди которых хлорида натрия почти 78 %. Моря и океаны имеют разную соленость — YaK называют содержание солей в единице объема морской воды. Однако состав солей в морской воде практически одинаков. Поэтому ученые считают, что Мировой океан в давние времена был единым.

Морские растения и животные приспособились к жизни в соленой воде. Более того, в их организмах накапливаются ионы, которые входят в состав солей морей и океанов. Морепродукты богаты кальцием, кремнием, иодом, медью, магнием, фосфором и другими элементами.

Используя сведения из географии и различных информационных источников, подготовьте рассказ (сообщение, реферат) о распространении какой-либо соли в природе и ее использовании.

Поработайте самостоятельно с дополнительной литературой, Интернетом и выясните, на каких химических свойствах солей основывается производство из них других веществ. Рассказ подтвердите примерами.

Справочный материал по солям

Соли можно получить многими способами:

1) взаимодействием металла с кислотой:

(Какой это тип реакции?)

Вспомните особенности взаимодействия кислот с металлами. Для получения солей каких металлов можно применить этот способ?

2) взаимодействием оксида металла с кислотой:

3) взаимодействием гидроксида металла с кислотой:

4) взаимодействием соли с кислотой:

5) взаимодействием основного или амфотерного оксида с кислотным оксидом:

6) взаимодействием металла с раствором соли другого металла:

7) взаимодействием металла с неметаллом (получают соли бескислородных кислот):

Итоги:

В лаборатории щелочь можно получить из металла и из оксида. Но чистых металлов натрия, калия, кальция, бария и их оксидов в природе не существует. Поэтому этими способами получают щелочи лишь в лабораториях. Чтобы обеспечить щелочами различные производства, нужны другие способы их получения из природного сырья. Впервые щелочь была получена электролизом (разложением постоянным электрическим током) раствора соли хлорида натрия. Электролиз стал основным промышленным способом производства щелочей гидроксида натрия и гидроксида калия.

Как происходит электролиз, вы будете изучать позже. А пока запишем суммарное уравнение электролиза водного раствора хлорида натрия:

Из записи уравнения видно, что из доступных природных веществ — поваренной соли и воды — получают три новых вещества, которых в природе нет, но каждое из них используется в промышленности, а значит есть потребность в их получении.

Классификация

Солями называются вещества, в составе которых содержатся атомы металла (или аммония) и кислотный остаток. Соли классифицируют по их составу.

Графические формулы

Нормальные, кислые и двойные соли рассматриваются как продукты замещения атомов водорода в молекуле кислоты атомами металла.

Основные же соли рассматриваются как продукты замещения гидроксильной группы кислотным остатком.

Номенклатура

Нормальные соли. Соли, полученные в результате полного замещения атомов водорода, относящихся к основности кислот, атомами металлов, называются нормальными солями.

При наименовании нормальных солей, если металл обладает постоянной валентностью, то вначале дается название кислотного остатка, а затем название металла. Если же металл имеет переменную валентность, то вначале дается название кислотного остатка, следом название металла и его валентность (в скобках римскими цифрами).

Кислые соли

Соли, полученные в результате частичного замещения атомов водорода, относящихся к основности кислоты, атомами металлов (или же сложными ионами, например, ионами аммония), называются кислыми солями.

При наименовании кислых солей вначале дается название кислотного остатка с указанием на греческом количества атомов водорода, относящихся к основности кислоты и не замещенных металлом, с приставкой «гидро». При одном атоме водорода приставка «моно» не употребляется.

Основные соли

Соли, полученные в результате частичного замещения гидроксильных групп оснований кислотными остатками, называются основными солями.

Как и нормальные соли, при наименовании основных солей к кислотным остаткам здесь добавляется приставка «гидроксо» с указанием на греческом количества гидроксильных групп (ОН), не замещенных кислотным остатком. Если гидроксильная группа одна, то приставка «моно» не употребляется.

Двойные соли. Соли, полученные в результате замещения атомами двух разных металлов атомов водорода, относящихся к основности кислот в многоосновных кислотах, называются двойными солями.

При наименовании двойных солей после названия кислотного остатка даются оба названия металлов.

Смешанные соли

Соли, полученные в результате замещения гидроксильных групп в многокислотных основаниях двумя различными кислотными остатками, называются смешанными солями.

Если в составе смешанных солей содержатся бескислородные и кислородсодержащие кислотные остатки, то вначале даются названия бескислородных, а затем кислородсодержащих кислотных остатков.

Получение

При взаимодействии металлов с неметаллами
2Fe + ЗСЕ 2FeCl₃
2Na + Cl₂ 2NaCl

При взаимодействии металлов с солями. Начиная с элемента Mg в ряду активности металлов, каждый металл вытесняет последующие металлы из растворов их солей.
Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu

При взаимодействии солей с солями. Такие реакции протекают в растворе в том случае, если обе исходные соли растворимы в воде и при их взаимодействии получится нерастворимая в воде соль.
Ca(NO₃)₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaNO₃

Соли не вступают в реакцию с нерастворимыми в воде солями и основаниями.
Ca(NO₃)₂ + Cu(OH)₂ реакция не протекает

При взаимодействии однокислотных оснований с одноосновными кислотами, независимо от количества их молей, всегда получится нормальная соль.
KOH + HCI → KCl + H₂O

При взаимодействии многоосновных кислот с многокислотными основаниями, в зависимости от количества молей веществ, получаются нормальная соль, кислая соль или основная соль. Для этого следует сравнить количество атомов водорода, показывающих основность кислоты, с количеством гидроксильных групп (ОН), выражающих кислотность основания.

При добавлении многоосновной кислоты к смеси двух различных оснований получится двойная соль.
NaOH + KOH + H₂SO₄ → 2H₂O + NaKSO₄

При нейтрализации одного многокислогного основания двумя различными кислотами получится смешанная соль.
Ca(OH)₂+ HCl + HBr → CaClBr+ 2H₂O

Физические и химические свойства солей

Определите вещества в соответствии с вопросительными знаками. Какие из представленных солей нерастворимы в воде?

Соли это твердые вещества с разной способностью к растворению и цветом. Все соли натрия (Na), калия (К) и аммония (NH), а также кислые соли растворяются в воде. C увеличением количества атомов водорода, относящихся к основности кислых солей, увеличивается и их растворимость в воде (за исключением NaHCO₃).

Ca₃(PO₄)₂ → CaHPO₄ → Ca(H₂PQ₄)₂

увеличивается растворимость

Солям в основном присуща высокая температура плавления и кипения.

Бихромат аммония	Перманганат калия	Сульфат меди (II)
Сульфат железа (II)	Хлорид железа (III)	Хромат калия

Химические свойства:

C химическими свойствами солей вы ознакомились при изучении свойств щелочей и кислот, способов получения оксидов и солей.

Кислые, основные, в том числе и двойные соли могут проявлять многие химические свойства нормальных солей. Кроме того, кислые соли легко нейтрализуются щелочами, а основные соли кислотами.

NaHSO₄ + NaOH Na₂SO₄ +H₂O
Mg(OH)Cl + HCl → MgCl₂ + H₂O

Основные соли могут взаимодействовать с щелочами.
Al(OH)₂Cl+ NaOH → Al(OH)₃↓ +NaCl

При нагревании большинства кислых солей (кроме солей аммония) они разлагаются с образованием нормальной соли.

При разложении солей металлов (кроме Hg(NO₃)₂) всегда выделяется твердый остаток (или оксид металла, или же полученная новая соль в твердом виде). Поэтому разложение этих солей происходит как в 1-ом графике. При разложении большинства аммонийных солей твердый остаток не выделяется. Вот почему их разложение происходит как во 2-ом графике.

Некоторые соли при взаимодействии с водой образуют вещества кристаллогидраты.

Вода, входящая в состав кристаллов в виде химических соединений, называется кристаллизационной водой. Кристаллогидрат это не просто набор из воды и соли, а вещество. Вода и соль лишь условно разделены точкой.
Многоосновные кислоты, вступая в реакцию соединения с нормальными солями, образуют кислую соль.

Применение солей

Большинство солей широко применяются в промышленности и быту. Так, например, всем хорошо известно применение поваренной соли (NaCl) в быту. В промышленности ее используют при получении гидроксида натрия, соды, хлора, натрия и др. Соли азотной и оргофосфорной кислот в основном считаются минеральными удобрениями.

Многие средства защиты растений от болезнетворных микробов и вредителей, ряд лекарственных препаратов также относятся к классу солей. Более подробные сведения о применении отдельных солей будут представлены при изучении химических элементов.

Генетическая связь между классами неорганических соединений

Обратите внимание на пробирки и содержащиеся в них вещества. Определите генетическую связь между этими веществами и запишите уравнения реакций.

Возможность получения из представителей одного класса неорганических соединений представителей другого класса свидетельствует о наличии между ними генетической связи. Взаимосвязь между веществами отдельных классов можно проследить по нижеприведенной схеме:

Получение одного представителя неорганических соединений из другого основывается на их химических свойствах. Приведем один пример относительно генетических связей неорганических соединений.

В качестве примера генетической связи между неорганическими веществами можно привести следующие схемы.

Задача:

Какие вещества взаимодействуют и с Na₂CO₃, и с Zn(OH)₂?
1) HCl 2) MgSO4 3)K0H 4) Ca(OH)₂ 5) H₂SO₄

Решение: Na₂CO₃, вступая в реакцию с сильными кислотами (HC1, HBr, HI, HNO2, H₂SO₄, H₂PO₄), выделяет соль и CO₂.

Поскольку Zn(OH)₂ является амфотерным основанием, оно вступает в реакцию как с сильными кислотами (HC1, HBr, HI, HNO₃, H₃PO₄, H₂SO₄), так и с щелочами (NaOH, КОН, Ca(OH₎₂, Ba(OH)₂). В таком случае:
1) Zn(OH)₂+ 2HC1 → ZnCl₂+ 2H₂O
2) Ca(OH)₂ + Zn(OH)₂ → CaZnO + 2H₂O
3) Zn(OH)₂+ H₂SO₄→ ZnSO₄+ 2H₂O

В то время как Zn(OH)₂ вступает в реакцию с КОН, Na₂CO₃ в эту реакцию не вступает.

C другой стороны, основание Zn(OH)₂, находящееся в виде осадка, не вступает в реакцию ни с одной солью.
Ответ: 1, 4, 5

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Источник