Что такое кислые соли в химии. Свойства солей: физические и химические. Производство поваренной соли

1. Соли являются электролитами.

В водных растворах соли диссоциируют на положительно заряженные ионы (катионы) металлов и отрицательно заряженные ионы (анионы) кислотных остатков.

Например , при растворении кристаллов хлорида натрия в воде положительно заряженные ионы натрия и отрицательно заряженные ионы хлора, из которых образована кристаллическая решётка этого вещества, переходят в раствор:

NaCl → Na + + Cl − .

При электролитической диссоциации сульфата алюминия образуются положительно заряженные ионы алюминия и отрицательно заряженные сульфат-ионы:

Al 2 SO 4 3 → 2 Al 3 + + 3 SO 4 2 − .

2. Соли могут взаимодействовать с металлами.

В ходе реакции замещения, протекающей в водном растворе, химически более активный металл вытесняет менее активный.

Например , если кусочек железа поместить в раствор сульфата меди, он покрывается красно-бурым осадком меди. Раствор постепенно меняет цвет с синего на бледно-зелёный, поскольку образуется соль железа(\(II\)):

Fe + Cu SO 4 → Fe SO 4 + Cu ↓ .

Видеофрагмент:

При взаимодействии хлорида меди(\(II\)) с алюминием образуются хлорид алюминия и медь:
2 Al + 3Cu Cl 2 → 2Al Cl 3 + 3 Cu ↓ .

3. Соли могут взаимодействовать с кислотами.

Протекает реакция обмена, в ходе которой химически более активная кислота вытесняет менее активную.

Например , при взаимодействии раствора хлорида бария с серной кислотой образуется осадок сульфата бария, а в растворе остаётся соляная кислота:
BaCl 2 + H 2 SO 4 → Ba SO 4 ↓ + 2 HCl .

При взаимодействии карбоната кальция с соляной кислотой образуются хлорид кальция и угольная кислота, которая тут же разлагается на углекислый газ и воду:

Ca CO 3 + 2 HCl → CaCl 2 + H 2 O + CO 2 ⏟ H 2 CO 3 .

Видеофрагмент:

4. Растворимые в воде соли могут взаимодействовать со щелочами.

Реакция обмена возможна в том случае, если в результате хотя бы один из продуктов является практически нерастворимым (выпадает в осадок).

Например , при взаимодействии нитрата никеля(\(II\)) с гидроксидом натрия образуются нитрат натрия и практически нерастворимый гидроксид никеля(\(II\)):
Ni NO 3 2 + 2 NaOH → Ni OH 2 ↓ + 2Na NO 3 .

Видеофрагмент:

При взаимодействии карбоната натрия (соды) с гидроксидом кальция (гашёной известью) образуются гидроксид натрия и практически нерастворимый карбонат кальция:
Na 2 CO 3 + Ca OH 2 → 2NaOH + Ca CO 3 ↓ .

5. Растворимые в воде соли могут вступать в реакцию обмена с другими растворимыми в воде солями, если в результате образуется хотя бы одно практически нерастворимое вещество.

Например , при взаимодействии сульфида натрия с нитратом серебра образуются нитрат натрия и практически нерастворимый сульфид серебра:
Na 2 S + 2Ag NO 3 → Na NO 3 + Ag 2 S ↓ .

Видеофрагмент:

При взаимодействии нитрата бария с сульфатом калия образуются нитрат калия и практически нерастворимый сульфат бария:
Ba NO 3 2 + K 2 SO 4 → 2 KNO 3 + BaSO 4 ↓ .

6. Некоторые соли при нагревании разлагаются.

Причём химические реакции, которые протекают при этом, можно условно разделить на две группы:

• реакции, в ходе которых элементы не изменяют степень окисления,
• окислительно-восстановительные реакции.

A. Реакции разложения солей, протекающие без изменения степени окисления элементов.

В качестве примеров таких химических реакций рассмотрим, как протекает разложение карбонатов.

При сильном нагревании карбонат кальция (мел, известняк, мрамор) разлагается, образуя оксид кальция (жжёную известь) и углекислый газ:
CaCO 3 ⇄ t ° CaO + CO 2 .

Видеофрагмент:

Гидрокарбонат натрия (пищевая сода) при небольшом нагревании разлагается на карбонат натрия (соду), воду и углекислый газ:
2 NaHCO 3 ⇄ t ° Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 .

Видеофрагмент:

Кристаллогидраты солей при нагревании теряют воду. Например, пентагидрат сульфата меди(\(II\)) (медный купорос), постепенно теряя воду, превращается в безводный сульфат меди(\(II\)):
CuSO 4 ⋅ 5 H 2 O → t ° Cu SO 4 + 5 H 2 O .

При обычных условиях образовавшийся безводный сульфат меди можно превратить в кристаллогидрат:
CuSO 4 + 5 H 2 O → Cu SO 4 ⋅ 5 H 2 O

Видеофрагмент:

Соли - органические и неорганические химические вещества сложного состава. В химической теории нет строгого и окончательного определения солей. Их можно охарактеризовать как соединения:
- состоящие из анионов и катионов;
- получаемые в результате взаимодействия кислот и оснований;
- состоящие из кислотных остатков и ионов металлов.

Кислотные остатки могут быть связаны не с атомами металлов, а с ионами аммония (NH 4)+, фосфония (РН 4)+, гидроксония (Н 3 О)+ и некоторыми другими.

Виды солей

Кислотные, средние, оснóвные. Если в кислоте все протоны водорода заменены ионами металла, то такие соли называют средними, например, NaCl. Если водород замещен лишь частично, то такие соли - кислые, напр. KHSO 4 и NaH 2 PO 4 . Если гидроксильные группы (OH)– основания замещены кислотным остатком не полностью, то тогда соль - оснóвная, напр. CuCl(OH), Аl(OH)SO 4 .

- Простые, двойные, смешанные. Простые соли состоят из одного металла и одного кислотного остатка, например, K 2 SO 4 . В двойных солях два металла, например KAl(SO 4) 2 . В смешанных солях два кислотных остатка, напр. AgClBr.

Органические и неорганические.
- Комплексные соли с комплексным ионом: K 2 , Cl 2 и другие.
- Кристаллогидраты и кристаллосольваты.
- Кристаллогидраты с молекулами кристаллизационной воды. CaSO 4 *2H 2 O.
- Кристаллосольваты с молекулами растворителя. Например, LiCl в жидком аммиаке NH 3 дает сольват LiCl*5NH 3 .
- Кислородосодержащие и не содержащие кислород.
- Внутренние, иначе называемые биполярными ионами.

Свойства

Большинство солей - твердые вещества с высокой температурой плавления, не проводящие ток. Растворимость в воде - важная характеристика, на ее основании реактивы делят на водорастворимые, малорастворимые и не растворимые. Многие соли растворяются в органических растворителях.

Соли реагируют:
- с более активными металлами;
- с кислотами, основаниями, другими солями, если в ходе взаимодействия получаются вещества, в дальнейшей реакции не участвующие, например, газ, нерастворимый осадок, вода. Разлагаются при нагревании, гидролизируются в воде.

В природе соли широко распространены в виде минералов, рассолов, залежей солей. Их добывают также из морской воды, горных руд.

Соли необходимы человеческому организму. Соли железа нужны для пополнения гемоглобина, кальция - участвуют в образовании скелета, магния - регулируют деятельность желудочно-кишечного тракта.

Применение солей

Соли активно используются в производстве, быту, сельском хозяйстве, медицине, пищепроме, химическом синтезе и анализе, в лабораторной практике. Вот лишь некоторые сферы их применения:

- Нитраты натрия , калия, кальция и аммония (селитры); кальций фосфорнокислый, хлорид калия - сырье для производства удобрений.
- Хлорид натрия необходим для получения пищевой поваренной соли, применяется в химпроме для производства хлора, соды, едкого натра.
- Гипохлорит натрия - популярный отбеливатель и средство для обеззараживания воды.
- Соли уксусной кислоты (ацетаты) используются в пищевой индустрии как консерванты (калий и кальций уксуснокислый); в медицине для изготовления лекарств, в косметической отрасли (натрий уксуснокислый), для многих других целей.
- Алюмокалиевые и хромокалиевые квасцы востребованы в медицине, пищепроме; для окрашивания тканей, кож, мехов.
- Многие соли используются в качестве фиксаналов для определения химического состава веществ, качества воды, уровня кислотности и пр.

В нашем магазине в широком ассортименте представлены соли, как органические так и неорганические.

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.

Для того чтобы ответить на вопрос, что такое соль, обычно долго задумываться не приходится. Это химическое соединение в повседневной жизни встречается достаточно часто. Об обычной поваренной соли и говорить не приходится. Подробное внутреннее строение солей и их соединений изучает неорганическая химия.

Определение соли

Четкий ответ на вопрос, что такое соль, можно найти в трудах М. В. Ломоносова. Такое имя он присвоил хрупким телам, которые могут растворяться в воде и не воспламеняются под воздействием высоких температур или открытого огня. Позднее определение выводили не из их физических, а из химических свойств данных веществ.

Примером смешанной является кальциевая соль соляной и хлорноватистой кислоты: CaOCl 2.

Номенклатура

Соли, образованные металлами с переменной валентностью, имеют дополнительное обозначение: после формулы в скобках пишут римскими цифрами валентность. Так, существует сульфат железа FeSO 4 (II) и Fe 2 (SO4) 3 (III). В названии солей имеется приставка гидро-, если в ее составе существуют незамещенные атомы водорода. Например, гидрофосфат калия обладает формулой K 2 HPO 4 .

Свойства солей в электролитах

Теория электролитической диссоциации дает собственное толкование химическим свойствам. В свете этой теории соль может быть определена как слабый электролит, который в растворенном виде диссоциирует (распадается) в воде. Таким образом, раствор соли можно представить как комплекс положительных отрицательных ионов, причем первые - это не атомы водорода Н + , а вторые - не атомы гидроксогруппы ОН - . Ионов, которые присутствовали бы во всех видах растворов солей, не существует, поэтому какими-либо общими свойствами они не обладают. Чем меньше заряды ионов, образующих раствор соли, тем лучше они диссоциируют, тем лучше электропроводимость такой жидкой смеси.

Растворы кислых солей

Кислые соли в растворе распадаются на сложные отрицательные ионы, представляющие собой кислотный остаток, и простые анионы, являющиеся положительно заряженными частицами металла.

Например, реакция растворения гидрокарбоната натрия ведет к распаду соли на ионы натрия и остаток НСО 3 - .

Полная формула выглядит таким образом: NaHCO 3 = Na + + HCO 3 - , HCO 3 - = H + + CO 3 2- .

Растворы основных солей

Диссоциация основных солей ведет к образованию анионов кислоты и сложных катионов, состоящих из металлов и гидроксокрупп. Эти сложные катионы, в свою очередь, также способны распадаться в процессе диссоциации. Поэтому в любом растворе соли основной группы присутствуют ионы ОН - . Например, диссоциация хлорида гидроксомагния протекает следующим образом:

Распространение солей

Что такое соль? Этот элемент является одним из самых распространенных химических соединений. Всем известны поваренная соль, мел (карбонат кальция) и прочее. Среди солей карбонатной кислоты самым распространенным является карбонат кальция. Он является составной частью мрамора, известняка, доломита. А еще карбонат кальция — основа для формирования жемчуга и кораллов. Это химическое соединение является неотъемлемой составляющей для формирования твердых покровов у насекомых и скелетов у хордовых животных.

Поваренная соль известна нам с детства. Врачи предостерегают от ее чрезмерного употребления, но в умеренных количествах она крайне необходима для осуществления жизненных процессов в организме. А нужна она для поддержания правильного состава крови и вырабатывания желудочного сока. Физрастворы, неотъемлемая часть инъекций и капельниц, есть не что иное, как раствор поваренной соли.

В предыдущих разделах постоянно встречались реакции, в которых образуются соли.

Солями называются вещества, в которых атомы металла связаны с кислотными остатками.

Исключением являются соли аммония, в которых с кислотными остатками связаны не атомы металла, а частицы NH 4 + . Примеры типичных солей приведены ниже.

NaCl – хлорид натрия,

Na 2 SO 4 – сульфат натрия,

СаSO 4 – сульфат кальция,

СаCl 2 – хлорид кальция,

(NH 4) 2 SO 4 – сульфат аммония.

Формула соли строится с учетом валентностей металла и кислотного остатка. Практически все соли – ионные соединения, поэтому можно говорить, что в солях связаны между собой ионы металла и ионы кислотных остатков:

Na + Cl – – хлорид натрия

Ca 2+ SO 4 2– – сульфат кальция и т.д.

Названия солей составляются из названия кислотного остатка и названия металла. Главным в названии является кислотный остаток. Названия солей в зависимости от кислотного остатка показаны в таблице 4.6. В верхней части таблицы приведены кислородсодержащие кислотные остатки, в нижней – бескислородные.

Таблица 4-6. Построение названий солей.

Из таблицы 4-6 видно, что названия кислородсодержащих солей имеют окончания «ат », а названия бескислородных солей – окончания «ид ».

В некоторых случаях для кислородсодержащих солей может использоваться окончание «ит ».Например, Na 2 SO 3 – сульфит натрия. Это делается для того, чтобы различать соли серной кислоты (H 2 SO 4) и сернистой кислоты (H 2 SO 3) и в других таких же случаях.

Все соли разделяются на средние, кислые и основные . Средние соли содержат только атомы металла и кислотного остатка. Например, все соли из таблицы 4-6 являются средними солями.

Любую соль можно получить соответствующей реакцией нейтрализации. Например, сульфит натрия образуется в реакции между сернистой кислотой и основанием (едким натром). При этом на 1 моль кислоты требуется взять 2 моля основания:

Если взять только 1 моль основания – то есть меньше, чем требуется для полной нейтрализации, то образуется кислая соль – гидросульфит натрия:

Кислые соли образуются многоосновными кислотами. Одноосновные кислоты кислых солей не образуют.

Кислые соли, помимо ионов металла и кислотного остатка, содержат ионы водорода.

Названия кислых солей содержат приставку «гидро» (от слова hydrogenium – водород). Например:

NaHCO 3 – гидрокарбонат натрия,

K 2 HPO 4 – гидрофосфат калия,

KH 2 PO 4 – дигидрофосфат калия.

Основные соли образуются при неполной нейтрализации основания. Названия основных солей образуют с помощью приставки «гидроксо». Ниже приведен пример, показывающий отличие основных солей от обычных (средних):

Основные соли, помимо ионов металла и кислотного остатка, содержат гидроксильные группы.

Основные соли образуются только из многокислотных оснований. Однокислотные основания таких солей образовать не могут.

В таблице 4.6 приведены международные названия солей. Однако полезно знать также русские названия и некоторые исторически сложившиеся, традиционные названия солей, имеющих важное значение (таблица 4.7).

Таблица 4.7. Международные, русские и традиционные названия некоторых важных солей.

Например, ни в коем случае нельзя путать соду Na 2 CO 3 и питьевую соду NaHCO 3 . Если нечаянно использовать в пищу соду вместо питьевой соды , можно получить тяжелый химический ожог.

В химии и в технике до сих пор сохраняется много старинных названий. Например, каустическая сода – вовсе не соль, а техническое название гидроксида натрия NaOH. Если обыкновенной содой можно почистить раковину или посуду, то каустическую соду ни при каких обстоятельствах брать в руки или использовать в быту нельзя!

Строение солей аналогично строению соответствующих кислот и оснований. Ниже приведены структурные формулы типичных средних, кислых и основных солей.

Приведем строение и название основной соли, формула которой выглядит: 2 CO 3 – дигидроксокарбонат железа (III). При рассмотрении структурной формулы такой соли становится ясно, что эта соль –продукт частичной нейтрализации гидроксида железа (III) угольной кислотой: