Хімія Солі: хімічні речовини

Утворюються солі внаслідок реакції нейтралізації кислот та основ. Як правило, солі є кристалічними речовинами. Найпростіший приклад солі — кухонна сіль, хімічна формула якої — NaCl.

Існує кілька способів утворення назв солей. Найпростіше утворювати назви солей, як і кислот, від міжнародних назв кислотних залишків. При цьому назви солей кисневих кислот, коли кислототвірний елемент має найвищу валентність, закінчуються на -ат. Наприклад:

• KNO₃ — нітрат калію (азотнокислий калій)
• CaSO₄ — сульфат кальцію (сірчанокислий кальцій),
• Na₃PO₄ — фосфат натрію (фосфорнокислий натрій),
• BaCO₃ — карбонат барію (вуглекислий барій),
• Na₂SiO₃ — силікат натрію (кремнекислий натрій) і т. д.

Назви солей безкисневих кислот мають закінчення -ид або -ід. Наприклад: MgCl₂ — хлорид магнію, KI — йодид калію, NaBr — бромід натрію, Na₂S — сульфід натрію і т. д.

Якщо метал, що входить до складу солі, проявляє різну валентність і утворює з тим самим кислотним залишком кілька солей, то для їх розпізнавання треба вказувати число кислотних залишків у молекулі солі, або валентність металу. Коли кислотний залишок одновалентний, то звичайно вказують число кислотних залишків шляхом додавання до назви аніону префікса з грецьких числівників. Наприклад: CuCl — монохлорид міді, CuCl₂ — дихлорид міді і т. д.

Коли ж кислотний залишок дво- або тривалентний, тоді вказують валентність металу, позначаючи її римською цифрою в дужках після назви металу. Наприклад: Cu₂SO₄ — сульфат міді (І), CuSO₄ — сульфат міді (II), Fe₂(SO₄)₃ — сульфат заліза (III) і т. д.

В назвах кислих солей додають префікс гідро- або дигідро-. Наприклад: NaHSO₄ — гідросульфат натрію, NaH₂PO₄ — дигідрофосфат натрію, CaHPO₄ — гідрофосфат кальцію, Ca(H₂PO₄)₂ — дигідрофосфат кальцію і т. д.

Назви основних солей утворюють з назви кислотного залишку і слова гідроксид або дигідроксид. Наприклад: AlOHSO₄ — сульфат-гідроксид алюмінію, Al(OH)₂CH₃COO — ацетат-дигідроксид алюмінію, Cu₂(OH)₂CO₃ — карбонат-дигідроксид міді (II) і т. д.

Крім того, деякі солі мають ще свої особливі назви: Na₂CO₃ — сода, K₂CO₃ — поташ, AgNO₃ — ляпіс, NaNO₃ — чилійська селітра, Cu₂(OH)₂СО₃ — малахіт тощо.

1. При заміщенні атомів Гідрогену в молекулах кислот на атоми металів:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂
2 CH₃COOH + Mg → Mg(CH₃COO)₂ + H₂

2. При обміні гідроксильних груп у молекулах основ на кислотні залишки молекул кислот. Суть цієї реакції полягає в обміні атомів Гідрогену в молекулі кислоти на атоми металу молекули основи (з такою ж самою імовірністю відбувається обмін гідроксильних груп молекул основ на кислотні залишки молекул кислот), внаслідок чого утворюються сіль і вода (реакція нейтралізації):

HCl + NaOH → NaCl + H₂O
CH₃COOH+ NaOH → CH₃COONa + H₂O

3. При взаємодії кислот з оксидами:

2HCl + CuO → CuCl₂ + H₂O
3H₂SO₄ + Al₂O₃ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O

4. При взаємодії кислот з солями:

3H₂SO₄ + Ca₃(PO₄)₂ → 2H₃PO₄ + 3CaSO₄ ↓

5. При взаємодії основ з кислотними оксидами:

2KOH + CO₂ → K₂CO₃ + H₂O

6. При взаємодії основ з солями:

2NaOH + CuCl₂ → 2NaCl + Cu(OH)₂ ↓

7. При взаємодії основних оксидів з кислотними:

CaO + CO₂ → CaCO₃

8. При взаємодії солей:

K₂SO₄ + BaCl₂ = 2KCl + BaSO₄ ↓

9. При взаємодії солей з металами:

CuSO₄ + Zn → ZnSO₄ + Cu

10. При взаємодії металів з неметалами:

Mg + Cl₂ → MgCl₂

Існують також інші способи одержання солей.

Не кожним з перелічених способів можна одержати будь-яку сіль. Кислі солі утворюються звичайно при взаємодії нормальної солі з однойменною кислотою. Наприклад:

• BaCO₃ + H₂CO₃(СО₂ + Н₂О) = Ba(HCO₃)₂
• Ca₃(PO₄)₂ + H₃PO₄ = 3CaHPO₄

Основні солі утворюються найчастіше при взаємодії солі з відносно невеликими кількостями лугу. Наприклад:

• CuCl₂ + NaOH = Cu(OH)Cl ↓ + NaCl
• AlCl₃ + NaOH = Al(OH)Cl₂ ↓ + NaCl
• AlCl₃ + 2NaOH = Al(OH)₂Cl ↓ + 2NaCl

Є декілька способів класифікації солей:

• За кислотою, якій відповідає ця сіль (хлориди, фосфати, нітрати)
• За середовищем : Середні (нормальні) солі, Кислі солі, Основні солі

Середні солі

Якщо всі кислотні атоми Гідрогену в молекулах кислот обмінені чи заміщені на атоми металів або усі гідроксильні групи в молекулах основ обмінені на кислотні залишки молекул кислот, такі солі називаються нормальними, або середніми, або просто солями. Наприклад,

• 2CH₃COOH + Mg(ОН)₂ = Mg(CH₃COO)₂ + 2H₂O
• Н₂SO₄ + Mg = MgSO₄ + H₂

Виходячи з теорії електролітичної дисоціації, солями називаються складні речовини, які у водному розчині дисоціюють на катіони металів і аніони кислотних залишків. Нормальні солі ніяких інших катіонів і інших аніонів не утворюють:

• KCl _(aq) ${\displaystyle ~{\overrightarrow {\leftarrow }}}$  K⁺
  _(aq) + Cl⁻
  _(aq)

• Al₂(SO₄)_{3 (aq)} ${\displaystyle ~{\overrightarrow {\leftarrow }}}$  2 Al³⁺
  _(aq) + 3 SO²⁻
  _{4 (aq)}

Кислі солі

Якщо тільки частина кислотних атомів Гідрогену молекул кислот обмінена або заміщена на атоми металів, такі солі називають кислими, або гідросолями. Наприклад:

• NaOH + H₂SO₄ = NaHSO₄ + H₂O
• Ca(OH)₂ + H₃PO₄ = CaHPO₄ + 2H₂O

Кислі солі у водному розчині дисоціюють на катіони металів, катіони Гідрогену і аніони кислотних залишків. Таким чином, кисла сіль ніби одночасно є і сіллю, оскільки при дисоціації вона утворює катіони металів, і кислотою, бо одночасно утворює і катіони Гідрогену:

• NaHSO_{4 (aq)} ${\displaystyle ~{\overrightarrow {\leftarrow }}}$  Na⁺
  _(aq) + H⁺
  _(aq) + SO²⁻
  _{4 (aq)}

• CaHPO_{4 (aq)} ${\displaystyle ~{\overrightarrow {\leftarrow }}}$  Ca²⁺
  _(aq) + H⁺
  _(aq) + PO³⁻
  _{4 (aq)}

Іони Гідрогену кислої солі при взаємодії її з основою теж можуть обмінюватись на іони металу з- утворенням нормальної солі і води:

• NaHSO₄ + NaOH = Na₂SO₄ + H₂O

Основні солі

Якщо тільки частина гідроксильних груп у молекулах основ обмінена на кислотні залишки молекул кислот, то такі солі називають основними:

• Cu(OH)₂ + HCl = Cu(OH)Cl ↓ + H₂O
• Fe(OH)₃ + H₂CO₃ = Fe(OH)CO₃ ↓ + 2H₂O
• 2Cu(OH)₂ + H₂CO₃ = Cu₂(OH)₂CO₃ ↓ + 2H₂O

Основні солі у водному розчині дисоціюють на катіони металу і аніони гідроксилу і кислотні залишки. Таким чином, основна сіль ніби одночасно є і сіллю, оскільки вона утворює при дисоціації аніони кислотних залишків, і основою, бо утворює і гідроксид-аніони:

• Cu(OH)Cl ${\displaystyle ~{\overrightarrow {\leftarrow }}}$  Cu²⁺
  _(aq) + OH⁻
  _(aq) + Cl⁻
  _(aq)

• Fe(OH)CO₃ ${\displaystyle ~{\overrightarrow {\leftarrow }}}$  Fe³⁺
  _(aq) + OH⁻
  _(aq) + CO²⁻
  _{3 (aq)}

Обидві ці солі у воді практично нерозчинні, але розчинна їх частина дисоціює, за наведеними рівняннями. Іони гідроксилу основної солі при взаємодії її з кислотою теж можуть обмінюватись на кислотні залишки з утворенням нормальної солі:

• Cu(OH)Cl + HCl = CuCl₂ + Н₂О

 

В твердому стані більшість солей утворюють іонні кристали, у вузлах кристалічної ґратки яких знаходяться катіони та аніони. В рідкому (розплавленому) стані солі більшості сильних кислот і основ перебувають у рівновазі між іонною дисоційованою формою та недисоційованою молекулярною. Чим сильнішою є кислота та основа, що утворили сіль, тим більше така рівновага зміщена в сторону іонної форми.

Структурні формули

Більшість солей є іонними сполуками і використання структурних формул для них є некоректним, оскільки хибно передає будову речовини. Тим не менше, у навчальних цілях інколи умовно зображають структурні формули солей з ковалентними зв'язками між атомами. В таких випадках виходять з формул відповідних кислот або основ, заміняючи в них кислотні атоми Гідрогену на атоми металу або гідроксильні групи основ на кислотні залишки. Для прикладу наведемо структурні формули фосфату кальцію, гідрокарбонату барію і основного карбонату міді:

Усі солі являють собою тверді кристалічні речовини. Щодо нагрівання деякі солі є досить стійкими. Наприклад, NaCl, KCl, Na₂SO₄ та деякі інші можна нагрівати до температури їх плавлення і навіть кипіння, і вони не розкладаються. Інші ж солі є нестійкими й при нагріванні вони розкладаються, не плавлячись. Наприклад:

• CaCO₃ = CaO + CO₂ ↑

За розчинністю у воді солі поділяють на добре розчинні, малорозчинні й практично нерозчинні. Добре розчинними є всі солі нітратної й ацетатної кислот, а також майже всі солі натрію, калію й амонію. До практично нерозчинних солей належать хлорид срібла AgCl, сульфат барію BaSO₄, всі силікати (за винятком Na₂SiO₃ і K₂SiO₃) та ін.

Хімічні властивості солей визначаються їх взаємодією з кислотами, основами, металами та іншими солями.

1. Солі можуть взаємодіяти з кислотами лише в тому випадку, коли реагуюча кислота сильніша за ту, від якої походить дана сіль. Наприклад:

• FeS + 2HCl = FeCl₂ + H₂S ↑
• Na₂SiO₃ + Н₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂SiO₃ ↓

2. Солі можуть взаємодіяти з лугами, коли внаслідок реакції утворюється нерозчинна основа або нерозчинна сіль. Наприклад:

• FeCl₃ + 3NaOH = 3NaCl + Fe(OH)₃ ↓
• K₂CO₃ + Ba(OH)₂ = 2KOH + BaCO₃ ↓

3. Розчини солей можуть взаємодіяти з металами, коли даний метал в електрохімічному ряду напруги стоїть лівіше від металу солі. Наприклад:

• CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu
• HgCl₂ + Cu = CuCl₂ + Hg

4. Багато солей у розчинах можуть взаємодіяти одна з одною, коли одна з солей, що утворюється внаслідок реакції, є нерозчинною. Наприклад:

• Na₂CO₃ + CaCl₂ = 2NaCl + CaCO₃ ↓
• FeSO₄ + BaCl₂ = FeCl₂ + BaSO₄ ↓

• Мінеральні солі
• Штучна сіль
• Кисла сіль
• Боронієві солі

• Деркач Ф. А. Хімія. — Львів : Львівський університет, 1968. — 312 с.
• Глосарій термінів з хімії / уклад. Й. Опейда, О. Швайка ; Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Дон. : Вебер, 2008. — 738 с. — ISBN 978-966-335-206-0.

• Солі; Солі калійно-магнієві // Універсальний словник-енциклопедія. — 4-те вид. — К. : Тека, 2006.