Соли

Файл:Salt - close-up.jpg

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

Файл:Himalayan salt (coarse).jpg

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