Соли в химии: свойства и способы получения (реакции, классификация и определение)

Что такое соли

В класс солей входит соединение, которое мы ежедневно употребляем с пищей, это соль
Вы знаете, что это сделано из ионов

Соль – это соединение, состоящее из катионов металлического элемента и анионов кислотного остатка.

Остаточный кислотный ион имеет отрицательный заряд; его значение соответствует значению валентности этого остатка:

• кислота
• кислотный остаток
• анион кислотного остатка

Солевые формулы

Для солей, как и для кислот, существуют две общие формулы — д
Первая формула соответствует солям, содержащим анионы из кислотных остатков бескислородных кислот, а вторая – солям, анионы которых происходят из кислородсодержащих кислот.

Cостав солей

Сравним формулы кислот HCl и H2SO4 с формулами солей ZnCl2 и FeSO4. Мы видим, что эти формулы содержат одни и те же кислотные остатки Cl(I) и SO4(II). Но в молекулах кислот они связаны с атомами водорода Н, а в формульных единицах солей с атомами цинка Zn и железа Fe. Это означает, что эти и другие соли можно рассматривать как продукты замещения атомов водорода в молекулах кислоты металлом атомы. Такие вещества, как ZnCl2 и FeSO4, классифицируются как соли.

Соли представляют собой сложные вещества, состоящие из атомов металлов и кислотных остатков.

В солях кислотные остатки соединяются с атомами металлов в соответствии с их валентностью. Для составления химической формулы соли необходимо знать валентность атома металла и валентность кислотного остатка. При этом используется то же правило, что и при составлении формул бинарных соединений. Для солей это правило таково: сумма валентных единиц всех атомов металла должна равняться сумме валентных единиц всех кислотных остатков.

Например, составим формулу соли, включающую атомы кальция и кислотный остаток фосфорной кислоты PO4(III). Кальций имеет постоянную валентность II, а валентность кислотного остатка PO4 — III.

Распространенность в природе

Земная кора содержит много солей (рис. 13). В основном, это силикаты. Среди них драгоценные камни: голубой топаз (силикат алюминия), золотой циркон (силикат циркония), бесцветный фенакит (силикат бериллия) и др.

Много месторождений хлорида натрия NaCl (каменная соль), хлорида калия KC1, карбоната кальция CaCO3 (мел, мрамор, известняк). Последнее соединение составляет основу скорлупы, яичной скорлупы (рис. 14) сульфидов и другие минералы; 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 (главным образом карбонатные и сульфатные кислоты).

Рекомендации:

Соль представляет собой ионное соединение, состоящее из катионов металлического элемента и анионов кислотного остатка. Для солей существуют общие формулы

Каждая соль имеет химическое название, а некоторые соли также имеют тривиальные названия. Соли очень распространены в природе.

Классификация и номенклатура солей

Поскольку соли являются продуктом полного или частичного замещения атома водорода в кислоте металлом, их можно классифицировать по своему составу следующим образом.

Кислые соли

Они образуются при неполном замещении атомов водорода металлом в кислоте.

В названиях кислых солей количество водорода указывается приставками «гидро-» или «дигидро-», названием кислотного остатка и названием металла. Если металл имеет переменную валентность, то в скобках указывается валентность.

Примеры кислых солей и их названия:

• LiHCO3 — бикарбонат лития,
• NaHSO4 — гидросульфат натрия,
• NaH2PO4 – дигидрофосфат натрия.

Средние соли

Они образуются при полной замене атомов водорода кислоты металлом.

Названия промежуточных солей составлены из названий кислотного остатка и металла. При необходимости указать валентность.

Примеры средних солей с названиями:

• CuSO4 — сульфат меди (II),
• CaCl2 — это хлорид кальция.

Основные соли

Продукт неполного замещения гидроксигрупп кислотным остатком.

В названиях основных солей количество гидроксид-ионов указывается приставкой «гидрокси-» или «дигидроксо-», названием кислотного остатка и названием металла, которые указывают на валентность.

Пример: Mg(OH)Cl представляет собой гидрохлорид магния.

Двойные соли

В состав входят два разных металла и кислотный остаток.

Название состоит из названия аниона кислотного остатка и названий металлов с указанием валентности (если металл имеет переменную валентность).

Примеры двойных солей и их названия:

• KNaSO4 — сульфат натрия-калия,
• KAl(SO4)2 — сульфат калия-алюминия.

Смешанные соли

Они содержат металл и два разных кислотных остатка.

Названия смешанных солей составляются из названия кислотных остатков (по сложности) и названия металла с указанием валентности (при необходимости).

Примеры смешанных солей с названиями:

• CaClOCl — хлорид кальция-гипольхорит,
• PbFCl — фторид-хлорид свинца(II).

Комплексные соли

Образован сложным катионом или анионом, связанным с несколькими лигандами.

Комплексные соли называют по схеме: координационное число + лиганд с окончанием «-о» + комплексообразователь с окончанием «-ат» и указанием валентности + внешняя сфера, простой ион в родительном падеже.

Пример: KAl(OH)4 представляет собой тетрагидроксоалюминат калия.

Гидратные соли

В состав входит молекула кристаллизационной воды.

Количество молекул воды указывается числовым префиксом к слову «гидрат» и добавляется название соли.

Пример: CuSO4 ∙ 5H2O – пентагидрат сульфата меди (II).

Физические свойства и строение солей

Как правило, соли представляют собой кристаллические вещества с ионной кристаллической решеткой. Например, кристаллы галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов (NaCl, CsCl, 2CaF) построены из анионов, расположенных по принципу плотнейшей сферической упаковки, и катионов, занимающих пустоты в этой упаковке. Кристаллы ионных солей также могут быть построены из кислотных остатков, объединенных в бесконечные анионные фрагменты и трехмерные структуры с катионами в полостях (силикаты). Такая структура соответствующим образом отражается на их физических свойствах: они имеют высокие температуры плавления, в твердом состоянии являются диэлектриками.

Известны также соли (ковалентного) молекулярного строения (например, хлорид алюминия 3AlCl). Для многих солей характер химической связи является промежуточным между ионным и ковалентным.

Особый интерес представляют ионные жидкости: соли с температурой плавления ниже 100°С. Помимо аномальной температуры плавления, ионные жидкости имеют практически нулевое давление пара насыщения и высокую вязкость. Особые свойства этих солей объясняются низкой симметрией катиона, слабым взаимодействием между ионами и хорошим распределением заряда катиона.

Важным свойством солей является их растворимость в воде. По этому критерию различают растворимые, малорастворимые и нерастворимые соли.

Химические свойства солей

I. Средние соли

1. Растворимые соли в водных растворах диссоциируют на ионы: катионы Ме и анионы Ас.Например, хлорид калия в водном растворе разлагается на катионы калия и хлорид-анионы.KCl ↔ K— + Cl—
2. Соли могут взаимодействовать с металлами, при этом каждый Ме слева в ряду напряжений Ме способен вытеснять Ме справа из своих солей.Щелочные и щелочноземельные металлы не реагируют с солями, как с водой.Например, при взаимодействии сульфата меди с железом медь замещается железом, так как железо является более активным металлом, чем медь, и в электрохимическом ряду напряжений находится левее водорода.CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu↓

   При взаимодействии сульфида железа с цинком происходит тот же процесс, но более активным металлом в этой реакции является цинк. Цинк вытесняет железо из соединения, в результате чего образуется чистое железо.

   FeS + Zn → ZnS + Fe↓

3. Возможна реакция растворов солей с растворами щелочей, когда образующееся основание или соль выпадают в осадок.Взаимодействие хлорида железа(III) с раствором гидроксида калия является качественной реакцией на ионы Fe3+. Продуктом реакции будет гидроксид железа (III), представляющий собой коричневый осадок с амфотерными свойствами.FeCl3 + 3KOH → Fe(OH)3↓ + 3KCl
4. Когда соль реагирует с кислотой, для протекания реакции необходимо образование более слабой кислоты или нерастворимой соли.В следующей реакции происходит взаимодействие хлорида бария и серной кислоты. Продуктами реакции являются нерастворимая соль и сильная кислота. Эта реакция является качественной для сульфатов, так как образуется белый осадок сульфата бария.BaCl2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2HCl
5. Соли взаимодействуют друг с другом. При этом одним из продуктов реакции должна быть нерастворимая соль.Взаимодействие нитрата серебра с хлоридом калия сопровождается выпадением осадка белого цвета — хлорида серебра. Эта реакция является качественной для ионов хлора.AgNO3 + KCl → AgCl↓ + KNO3
6. При нагревании разлагаются соли слабых кислот, соли аммония и соли, образованные сильными окислителями или восстановителями.

II кислые соли

1. 1. Растворимые соли в водных растворах диссоциируют на ионы: катионы Ме и комплексный анион Ас. Диссоциация протекает в две стадии. Первая стадия всегда необратима, тогда как на второй стадии происходит обратимая диссоциация.KHSO4 → K— + HSO4—
      HSO4— ↔ H+ + SO42—

1. 1. Кислые соли могут взаимодействовать с металлами слева от водорода. Щелочные металлы не следует использовать в таких реакциях, так как они реагируют в основном с водой. Реакция щелочных металлов с водой протекает бурно с выделением большого количества энергии, в таких условиях может произойти взрыв.В результате этой реакции образуется средняя соль и водород. Гидросульфат калия при взаимодействии с магнием образует в качестве продуктов реакции молекулярный водород, сульфаты магния и калия.2KHSO4 + Mg → H2↑ + MgSO4 + K2SO4

1. 1. При взаимодействии кислой соли с щелочным раствором образуется средняя соль и вода. Бикарбонат натрия может реагировать с щелочным раствором, продуктами реакции будут сульфит натрия и вода.NaHCO3 + NaOH → Na2SO3 + H2O

1. 1. Когда соль реагирует с кислотой, для протекания реакции необходимо образование более слабой или более летучей кислоты. Этот процесс можно увидеть на примере реакции гидросульфида калия с серной кислотой. Продуктами реакции являются летучие кислоты – сероводород, а также сульфат калия.2KHS + H2SO4 → K2SO4 + 2H2S

1. 1. Кислые соли характеризуются взаимодействием со средними солями. Однако при такой реакции должна образовываться вода, газ или осадок. В противном случае взаимодействия не произойдет. Это очень хорошо видно на примере взаимодействия гидросульфата калия и хлорида бария. Продуктами реакции будут сульфат бария, белый осадок, сульфат калия и соляная кислота.2KHSO4 + BaSO4↓ + K2SO4 + 2HCl

1. При нагревании некоторые соли разрушаются. Ярким примером является разложение бикарбонатов. В результате реакции образуется вода, углекислый газ и карбонат натрия.Реакции разложения бикарбонатов кальция и магния являются причиной образования накипи в водонагревателях.

Третьи основные соли

1. 1. Способен разлагаться в водных растворах на комплексные катионы и анионы Ас. Диссоциация протекает в несколько стадий, причем на первой стадии распад протекает необратимо. Все последующие шаги обратимы.Al(OH)2CH3COO → Al(OH)2+ + CH3COO—
      Al(OH)2+ ↔ AlOH2+ + OH—
      Al(OH)2+ ↔ Al3+ + OH—

1. 1. Основные соли могут взаимодействовать с щелочными растворами с образованием нерастворимого основания и кислой соли. Гидроксонитрат железа (III) и раствор едкого калия при взаимодействии друг с другом образуют нитрат калия и гидроксид железа (II) — белый осадок.Fe(OH)NO3 + KOH → Fe(OH)2↓ + KNO3

1. 1. При взаимодействии основной соли с кислотой образуется средняя соль и вода. Взаимодействие гидрохлорида меди (II) и соляной кислоты протекает с образованием хлорида меди (II) и воды.CuOHCl + HCl → CuCl2 + H2O

1. Характерно термическое разложение основных солей. При разложении дигидроксокарбоната меди(II) образуются оксид меди(II), углекислый газ и вода.

IV комплексные соли

1. 1. Комплексные соединения в водных растворах практически полностью диссоциируют на внешнюю и внутреннюю сферы, т е как сильные электролиты (первичная диссоциация).K4Fe(CN)6 → 4K+ + Fe(CN)64—Сложные ионы, в свою очередь, диссоциируют как слабые электролиты многоступенчато и обратимо. Это вторичная диссоциация сложных ионов.Fe(CN)63— ⟷ Fe(CN)52— + CN—
      Fe(CN)52— ⟷ Fe(CN)4— + CN—
      Fe(CN)4— ⟷ [Fe(CN)3] + CN—
      [Fe(CN)3] ⟷ [Fe(CN)2]+ + CN—
      [Fe(CN)2]+ ⟷ [Fe(CN)2]2+ + CN—
      [Fe(CN)]2+ ⟷ Fe3+ + CN—

      Эту многостадийную диссоциацию можно резюмировать следующим уравнением:

      Fe(CN)63— ⟷ Fe3+ + 6CN—

1. 1. Комплексные соли способны вступать в реакции обмена со средними солями. В результате этой реакции образуются две другие соли: комплексная и средняя.FeCl3 + K4Fe(CN)6 = Fe4Fe(CN)6↓ + 3KClЭта реакция является качественной реакцией на ионы Fe3+. Нерастворимое соединение, образующееся в результате реакции, имеет ультрамариновый цвет и называется берлинской лазурью или гексацианоферратом железа (III)-калия (II.

1. 1. При нагревании комплексные соли разлагаются.Тетрагидроксоалюминат натрия разлагается на алюминат натрия и воду.NaAl(OH)4 → NaAlO2 + 2H2O

1. При взаимодействии комплексной соли со средней солью происходит разрушение комплексов за счет образования малорастворимых соединений.2[Cu(NH3)2]Cl + K2S → CuS↓ + 2KCl + 4NH3↑

Взаимодействие с оксидами и кислотами

Соли реагируют путем сплавления с кислыми или амфотерными оксидами. При этом образуется новое солевое соединение, а оксиды замещаются менее летучими. Эта реакция не происходит с основными оксидами. 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 также может взаимодействовать с оксидом алюминия с образованием алюмината калия KAlO2 и углекислого газа CO2: K2CO3 + Al2O3 → 2KAlO2 + CO2↑.

Реакция с кислотами может происходить только в том случае, если кислота и соль, образованная более слабой кислотой, реагируют. Показателем возможной совместной реакции солей с кислотами можно считать:

• осадок;
• вода;
• газообразное вещество;
• слабый электролит.

Например, нерастворимое соединение угольной кислоты карбонат магния MgCO3 реагирует с сильной серной кислотой: MgCO3 + H2SO4 → MgSO4 + 2H2O + CO2. Растворимый силикат калия как производное кремниевой кислоты может взаимодействовать с соляной кислотой, поскольку ожидается, что в результате реакции образуется нерастворимая кремниевая кислота: K2SiO3 + 2HCl → H2SiO3↓ + 2KC

Реакции с основаниями и другими солями

В основном со щелочами взаимодействуют только соли аммония и тяжелых металлов, если при этом они растворимы. В результате получается новое солевое вещество и новое основание. Например, сульфат меди(II) CuSO4 реагирует с гидроксидом калия KOH, в результате чего образуется сульфат калия K2SO4, и выпадает в осадок гидроксид меди Cu(OH): 2KOH + CuSO4 → K2SO4 + Cu(OH) 2.

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

Реакции между солями возможны только в случае хорошей растворимости обоих веществ, с образованием двух новых солей. С нерастворимым соединением взаимодействия не происходит. Некоторые кислые вещества реагируют со слабокислыми солями и их промежуточными соединениями.

Взаимодействие средних солей с металлами

Реакция соли с металлом протекает, если свободный исходный металл более активен, чем тот, который входит в состав исходной соли. Узнать, какой металл более активен, можно с помощью электрохимического ряда напряжений металлов.

Так, например, железо взаимодействует с сульфатом меди в водном растворе, так как оно более активно, чем медь (слева в ряду активности):

В то же время железо не реагирует с раствором хлорида цинка, так как оно менее активно, чем цинк:

Следует отметить, что такие активные металлы, как щелочные и щелочноземельные металлы, при добавлении к водным растворам солей будут реагировать преимущественно не с солью, а с водой, содержащейся в растворах.

Взаимодействие средних солей с гидроксидами металлов

Сделаем оговорку, что в данном случае под гидроксидами металлов мы понимаем соединения типа Ме(ОН)х.

Для того чтобы промежуточная соль прореагировала с гидроксидом металла, необходимо одновременное выполнение двух условий:

• в предполагаемых продуктах должен быть обнаружен осадок или газ;
• исходная соль и исходный гидроксид металла должны быть растворимы.

Рассмотрим пару случаев, чтобы изучить это правило.

Определим, какая из следующих реакций протекает, и напишем уравнения предшествующих реакций:

• 1) PbS + КОН
• 2) FeCl3 + NaOH

Рассмотрим первое взаимодействие сульфида свинца и гидроксида калия. Напишем предполагаемую ионообменную реакцию и пометим слева и справа «шторками», обозначив ее так, чтобы еще не было известно, идет ли реакция на самом деле:

В предлагаемых продуктах мы видим гидроксид свинца (II), который, согласно таблице растворимости, нерастворим и должен оседать. Однако сделать вывод о том, что реакция продолжается, пока нельзя, так как мы не проверили выполнение еще одного обязательного требования: растворимости исходной соли и гидроксида. Сульфид свинца является нерастворимой солью, а это означает, что реакция не идет, так как не выполняется одно из обязательных условий реакции между солью и гидроксидом металла. Т.е.:

Рассмотрим второе предполагаемое взаимодействие между хлоридом железа(III) и гидроксидом калия. Запишем ожидаемую реакцию ионного обмена и обозначим ее слева и справа «занавесками», как и в первом случае:

В предлагаемых продуктах мы видим гидроксид железа (III), который нерастворим и должен оседать. Однако сделать вывод о ходе реакции еще нельзя. Для этого надо также проверить растворимость исходной соли и гидроксида. Оба исходных вещества растворимы, поэтому можно сделать вывод, что реакция продолжается.

Термическое разложение кислых солей

Все кислые соли разлагаются при нагревании. В рамках программы ЕГЭ по химии, начиная с реакций разложения кислых солей, вы должны узнать, как разлагаются углеводороды. Металлические бикарбонаты разлагаются уже при температуре выше 60 °C. При этом образуются карбонат металла, углекислый газ и вода.

Последние две реакции являются основной причиной образования накипи на поверхности водонагревательных элементов в электрочайниках, стиральных машинах и т.п.

Гидрокарбонат аммония разлагается, не оставляя твердых остатков, с образованием двух газов и паров воды:

Разложение карбонатов

Все нерастворимые карбонаты, а также карбонаты лития и аммония термически неустойчивы и при нагревании разлагаются. Карбонаты металлов разлагаются на оксид металла и диоксид углерода, а карбонат аммония дает три продукта: аммиак, диоксид углерода и воду.

Разложение хлората калия

Реакция разложения хлората калия может протекать по-разному. В присутствии катализатора (обычно MnO2) реакция приводит к образованию хлорида калия и кислорода. Без катализатора реакция пойдет по типу сопропорционирования.

Разложение нитратов

Абсолютно все нитраты разлагаются при нагревании, причем характер разложения зависит от положения металла в ряду активности.

Разложение солей аммония

Термическое разложение солей аммония часто сопровождается образованием аммиака:

Если кислотный остаток обладает окислительными свойствами, вместо аммиака образуется какой-либо продукт его окисления, например молекулярный азот N2 или оксид азота (I).

Методы получения

Существует несколько способов получения солей:

• Реакция кислот с металлами, основными и амфотерными оксидами/гидроксидами

• Взаимодействие кислых оксидов со щелочами, основными и амфотерными оксидами/гидроксидами

• Взаимодействие солей с кислотами, другими солями (если образуется продукт, выходящий из сферы реакции)

• Взаимодействие простых веществ

Кристаллогидраты обычно получают кристаллизацией соли из водных растворов; однако известны также кристаллические сольваты солей, осажденные из неводных растворителей (например, CaBr2 3 C2H5OH).

Значение солей для человека

Наименование солей Состав продуктов Влияние на организм человека Болезни из-за нехватки солей

Применение солей

Соли широко используются как в производстве, так и в быту.

1. Соли соляной кислоты. Из хлоридов наиболее часто используются хлорид натрия и хлорид калия.
   Хлористый натрий (поваренная соль) выделяют из озерной и морской воды, а также добывают в соляных копях. Поваренная соль используется в пищу. В промышленности хлорид натрия служит сырьем для производства хлора, гидроксида натрия и соды.
   Хлористый калий используется в сельском хозяйстве как калийное удобрение.
2. Соли серной кислоты. В строительстве и медицине широко применяют полуводный гипс, получаемый обжигом породы (дигидрат сульфата кальция). При смешивании с водой он быстро схватывается с образованием дигидрата сульфата кальция, то есть гипса.
   Декагидрат сульфата натрия используется в качестве сырья для производства безалкогольных напитков.
3. Соли азотной кислоты. Нитраты чаще всего используются в качестве удобрений в сельском хозяйстве. Наиболее важными из них являются нитрат натрия, нитрат калия, нитрат кальция и нитрат аммония. Обычно эти соли называют селитрой.
4. Из ортофосфатов наибольшее значение имеет ортофосфат кальция. Эта соль является основным компонентом полезных ископаемых: фосфоритов и апатитов. Фосфориты и апатиты используются в качестве сырья при производстве фосфорных удобрений, таких как суперфосфат и осадок.
5. Соли угольной кислоты. Карбонат кальция используется как сырье для производства извести.
   Карбонат натрия (сода) используется в производстве стекла и мыла.
   Карбонат кальция также встречается в природе в виде известняка, мела и мрамора.

Примеры формул солей

Для составления формулы соли необходимо знать заряды катиона и аниона, а также учитывать, что соединение электрически нейтрально. Чтобы узнать значения зарядов ионов, можно воспользоваться таблицей, размещенной на титульном листе 2 (так называемая таблица растворимости).

Составьте формулу соли, содержащей катионы и анионы
В состав соли входят ионы, значения зарядов которых неодинаковы: 2 и 3. Наименьшим числом, которое можно разделить без остатка между 2 и 3, является число 6. Разделите его на значения зарядов катиона (6:2 = 3) и аниона (6:3 = 2). Получаем количество этих ионов в формульной единице соединения, то есть соответствующие индексы в химической формуле соли:

Графических формул для солей, как и для других ионных соединений, не составляют.