Соли

Кристаллы соли

Со́ли — класс сложных химических соединений, при диссоциации которых (в растворах или расплавах) образуются катионы и анионы кислотного остатка. В качестве катиона, помимо положительно заряженного иона металла, может выступать катион аммония (NH₄⁺), а также комплексные катионы. Общая формула: Me_xA_y (Me — металл, x — количество атомов металла в соединении; A — кислотный остаток; y — число кислотных остатков). Представляют самый обширный класс химических веществ. Чаще всего встречаются в виде кристаллов разных цветов. Имеют высокие температуры плавления и кипения. Соли реагируют с металлами, другими солями, основаниями и кислотами, неметаллами. Применяются в промышленности, медицине, быту, сельском хозяйстве и других сферах.

Классификация солей

По степени замещения атомов водорода кислоты на катион или гидроксильных групп на анион соли подразделяются на:

• Средние, или нормальные, образованные в результате полного замещения атомов водорода на катион металла или катион аммония NH₄⁺, например, NaCl — хлорид натрия, CaCO₃ — карбонат кальция, NH₄Cl — хлорид аммония. Это наиболее распространённый тип солей.
• Кислые, образованные в результате частичного замещения атомов водорода на катионы металла. В таких случаях водород не исключается из состава соли и носит положительный заряд наравне с катионом. Пример таких солей: NaHCO₃ — гидрокарбонат натрия, KH₂PO₄ — дигидрофосфат калия.
• Осно́вные, образованные в результате частичного замещения гидроксогруппы ОН в основании при взаимодействии щёлочи с кислотой, например, (CuOH)₂PO₄ — гидроксоортофосфат меди (II)). В таких случаях атом водорода в составе кислоты замещается не только на катион металла, но и на гидроксогруппу (-ОН).
• Комплексные, образованные либо в результате замещения атома водорода кислоты на комплексный катион, [Co(NH₃)₆]Cl₂ — хлорид гексаамминкобальта (II), либо при присоединении катиона к комплексному кислотному остатку, Na₃[Fe(OH)₆] — гексагидроксоферрат (III) натрия.

По растворимости в воде соли делятся на:

• Растворимые: AlCl₃ — хлорид алюминия, Mg(NO₃)₂ — нитрат магния. Уровень растворимости таких солей достигает 1 г и более на 100 г водного раствора (у AlCl₃ уровень растворимости превышает 45 г на 100 г водного раствора, а у Mg(NO₃)₂ достигает 71,2 г на 100 г водного раствора).
• Нерастворимые: CaCO₃, CuS — сульфид меди (II). Растворимость таких солей не превышает 0,01 г на 100 г воды.
• Малорастворимые: BaF₂ — фторид бария, KIO₃ — иодат калия. Растворимость таких солей варьируется от 0,01 до 1 г на 100 г водного раствора.

Номенклатура солей

Существует общий принцип наименования солей: вначале даётся название аниона, затем обозначается катион. Однако номенклатура солей напрямую зависит от их классификации.

• Для средних солей действует общий принцип, согласно которому металл называется после кислотного остатка: CaSO₄ — сульфат кальция, Na₂CO₃ — карбонат натрия, СuS — сульфид меди (II).
• В наименованиях кислых солей перед названием аниона появляется приставка гидро-, указывающая на наличие водорода: NaHCO₃ — гидрокарбонат натрия. В случае, если атомов водорода в соли больше одного, перед приставкой гидро- добавляется указание на количество атомов: дигидро-, тригидро-: KH₂PO₄ — дигидроортофосфат калия.
• В названиях основных солей появляется приставка гидроксо- перед названием аниона: (CuOH)₂PO₄ — гидроксоортофосфат меди (II).

В скобках после названия соли указывается степень окисления металла, если он имеет непостоянную валентность.

Физические свойства солей

Кристаллы гиммалайской розовой соли

Большинство солей имеет ионную кристаллическую решётку, образованную за счёт ионной химической связи. Вещества с такой решёткой имеют высокие температуры плавления и кипения. Так, например, температура плавления поваренной соли составляет 801 °С, а температура кипения NaCl, — 1413 °С.

Соли существуют в твёрдом агрегатном состоянии, чаще — в виде кристаллов, а их водные растворы - в жидком агрегатном состоянии .

Химические свойства солей

Соли реагируют другими солями, основаниями и кислотами в том случае, если в результате образуется газ или вода, выпадает осадок. При взаимодействии солей с активными металлами более сильный металл вытесняет менее сильный из его соли. Некоторые соли взаимодействуют с неметаллами, при этом более сильный неметалл вытесняет менее сильного из его соли.

При взаимодействии соли с металлом в результате реакции замещения образуется новая соль и выделяется металл, ион которого присутствовал в соли-реагенте. Металл, реагирующий с солью, должен стоять в ряду напряжения металлов левее, чем металл, входящий в состав исходной соли.

• 2Na + CuCl₂ = Cu + 2NaCl
• Mg + Fe(NO₃)₂ = Mg(NO₃)₂ + Fe

При взаимодействии соли с неметаллом в результате реакции замещения образуется новая соль и выделяется неметалл, ион которого присутствовал в соли-реагенте. Неметалл, реагирующий с солью, должен стоять в ряду электроотрицательности неметаллов правее, чем неметалл, входящий в состав исходной соли.

• Cl₂ + 2KBr = 2KCl + Br₂
• Br₂ + 2NaI = 2NaBr + I₂

При взаимодействии соли с другой солью происходит реакция обмена и образуются две новые соли. Соли, вступающие в реакцию, должны быть растворимы в воде, а в продуктах реакции должен быть газ, осадок или вода :

• NaCl + AgNO₃ = NaNO₃ + AgCl↓
• K₂CO₃ + CaCl₂ = 2KCl + CaCO₃↓

При взаимодействии соли с основанием (щёлочью) в результате реакции обмена образуются новая соль и новое основание. Соль, вступающая в реакцию, должна быть растворима в воде, а в продуктах реакции должен быть газ, осадок или вода:

• Cu(NO₃)₂ + 2NaOH = 2NaNO₃ + Cu(OH)₂↓
• NH₄Cl + KOH = KCl + NH₃↑ + H₂O

При взаимодействии соли с кислотой в результате реакции обмена образуются новая соль и новая кислота. В результате реакции должен образовываться газ, осадок или вода.

• 2HCl + CaCO₃ = CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O
• Na₂SiO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂SiO₃↓

Некоторые соли разлагаются при нагревании:

• CaCO₃ = CaO + CO₂↑
• 2NaNO₃ = 2NaNO₂ + O₂↑

Помимо взаимодействия с перечисленными веществами, соли подвергаются гидролизу и электролизу.

Гидролиз - это взаимодействие солей и водой. Гидролиз не происходит с солью, образованной сильным основанием и сильной кислотой, среда остаётся нейтральной. При взаимодействии соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой, гидролиз происходит по аниону, образуется щелочная среда. При гидролизе по катиону соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой, среда меняется на кислую. Гидролиз соли, образованной слабым основанием и слабой кислотой, протекает как по аниону, так и по катиону; среда раствора зависит от степени диссоциации на ионы.

• NaCl + H₂O ≠
• K₂CO₃ + H₂O = KHCO₃ + KOH
• ZnCl₂ + H₂O = ZnOHCl + HCl
• Al₄C₃ + H₂O = Al(OH)₃↓ + CH₄↑

Электролиз - это реакция, протекающая под действием электрического поля. Различают электролиз расплавов и растворов.

Примеры уравнений электролиза расплавов солей:

• 2NaCl = 2Na + Cl₂↑
• 2K₂CO₃ = 4K+ 2CO₂↑ + O₂↑

Примеры уравнений электролиза растворов солей:

• CuCl = Cu + Cl₂↑
• 2KCl + 2H₂O = H₂↑ + Cl₂↑ + 2KOH

Применение солей

Соли применяются в тяжёлой и лёгкой промышленности, в отрасли сельского хозяйства, в быту, медицине и других областях. Так, например:

• Хлорид натрия, или поваренная соль (NaCl) наиболее часто используется в кулинарии и консервации продуктов. Также хлорид натрия применяется в медицине и фармацевтике в качестве водного раствора и является физиологической жидкостью (физраствором).
• Карбонат кальция (CaCO₃) применяется в качестве мела для школьных досок, является компонентом зубных паст.
• Соли фосфора, азота и калия широко распространены в сельскохозяйственной сфере и являются составной частью многих минеральных удобрений.

Литература

1. Габриелян О. С. Химия. 8 класс : учеб. для общеобразоват. учреждений. — 2-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2013. — 289 с. — ISBN 978-5-358-11646-7