Солями называются электролиты, диссоциирующие в водных растворах с образованием обязательно катиона металла и аниона кислотного остатка
Классификация солей приведена в табл. 9.
При написании формул любых солей необходимо руководствоваться одним правилом: суммарные заряды катионов и анионов должны быть равны по абсолютной величине. Исходя из этого, должны расставляться индексы. На пример, при написании формулы нитрата алюминия мы учитываем,что заряд катиона алюминия +3, а питрат-иона - 1: AlNO 3 (+3), и с помощью индексов уравниваем заряды (наименьшее общее кратное для 3 и 1 равно 3. Делим 3 на абсолютную величину заряда катиона алюминия - получается индекс. Делим 3 на абсолютную величину заряда аниона NO 3 — получается индекс 3). Формула: Al(NO 3) 3
Средние, или нормальные, соли имеют в своем составе только катионы металла и анионы кислотного остатка. Их названия образованы от латинского названия элемента, образующего кислотный остаток, путем добавления соответствующего окончания в зависимости от степени окисления этого атома. Например, соль серной кислоты Na 2 SО 4 носит название (степень окисления серы +6), соль Na 2 S - (степень окисления серы -2) и т. п. В табл. 10 приведены названия солей, образованных наиболее широко применяемыми кислотами.
Названия средних солей лежат в основе всех других групп солей.
■ 106 Напишите формулы следующих средних солей: а) сульфат кальция; б) нитрат магния; в) хлорид алюминия; г) сульфид цинка; д) ; е) карбонат калия; ж) силикат кальция; з) фосфат железа (III).
Кислые соли отличаются от средних тем, что в их состав, помимо катиона металла, входит катион водорода, например NaHCO3 или Ca(H2PO4)2. Кислую соль можно представить как продукт неполного замещения атомов водорода в кислоте металлом. Следовательно, кислые соли могут быть образованы только двух- и более основными кислотами.
В состав молекулы кислой соли обычно входит «кислый» ион, зарядность которого зависит от ступени диссоциации кислоты. Например, диссоциация фосфорной кис лоты идет по трем ступеням:
На первой ступени диссоциации образуется однозарядный анион Н 2 РО 4 . Следовательно, в зависимости от заряда катиона металла, формулы солей будут выглядеть как NaH 2 PО 4 , Са(Н 2 РО 4) 2 , Ва(Н 2 РО 4) 2 и т. д. На второй ступени диссоциации образуется уже двухзарядный анион HPO 2 4 — . Формулы солей будут иметь такой вид: Na 2 HPО 4 , СаНРО 4 и т. д. Третья ступень диссоциации кислых солей не дает.
Названия кислых солей образованы от названий средних с добавлением приставки гидро-(от слова «гидроге-ниум» - ):
NaHCО 3 - гидрокарбонат натрия KHSО 4 - гидросульфат калия СаНРО 4 - гидрофосфат кальция
Если в состав кислого иона входят два атома водорода, например Н 2 РО 4 — , к названию соли добавляется еще приставка ди- (два): NaH 2 PО 4 - дигидрофосфат натрия, Са(Н 2 РО 4) 2 - дигидрофосфат кальция и т. д.
■
107. Напишите формулы следующих кислых солей: а) гидросульфат кальция; б) дигидрофосфат магния; в) гидрофосфат алюминия; г) гидрокарбонат бария; д) гидросульфит натрия; е) гидросульфит магния.
108. Можно ли получить кислые соли соляной и азотной кислоты. Обоснуйте свой ответ.
Основные соли отличаются от остальных тем, что, помимо катиона металла и аниона кислотного остатка, в их состав входят анионы гидроксила, например Al(OH)(NО3) 2 . Здесь заряд катиона алюминия +3, а заряды гидроксил-иона-1 и двух нитрат-ионов - 2, всего - 3.
Названия основных солей образованы от названий средних с добавлением слова основной, например: Сu 2 (ОН) 2 СO 3 - основной карбонат меди, Al(OH) 2 NO 3 - основной нитрат алюминия.
■ 109. Напишите формулы следующих основных солей: а) основной хлорид железа (II); б) основной сульфат железа (III); в) основной нитрат меди (II); г) основной хлорид кальция;д) основной хлорид магния; е) основной сульфат железа (III) ж) основной хлорид алюминия.
Формулы двойных солей, например KAl(SO4)3, строят, исходя из суммарных зарядов обоих катионов металлов и суммарного заряда анион
Суммарный заряд катионов + 4 , суммарный заряд анионов -4.
Названия двойных солей образуют так же, как и средних, только указывают названия обоих металлов: KAl(SO4)2 - сульфат калия-алюминия.
■ 110. Напишите формулы следующих солей:
а) фосфат магния; б) гидрофосфат магния; в) сульфат свинца; г) гидросульфат бария; д) гидросульфит бария; е) силикат калия; ж) нитрат алюминия; з) хлорид меди (II); и) карбонат железа (III); к) нитрат кальция; л) карбонат калия.
Химические свойства солей
1. Все средние соли являются сильными электролитами и легко диссоциируют:
Na 2 SO 4 ⇄ 2Na + + SO 2 4 —
Средние соли могут взаимодействовать с металлами, стоящими ряду напряжений левее металла, входящего в состав соли:
Fe + CuSO 4 = Сu + FeSO 4
Fe + Сu 2+ + SO 2 4 — = Сu + Fe 2+ + SO 2 4 —
Fe + Cu 2+ = Сu + Fe 2+
2. Соли реагируют со щелочами и кислотами по правилам, описанным в разделах «Основания» и «Кислоты»:
FeCl 3 + 3NaOH = Fe(OH) 3 ↓ + 3NaCl
Fe 3+ + 3Cl — + 3Na + + 3ОН — = Fe(OH) 3 + 3Na + + 3Cl —
Fe 3+ + 3OH — =Fe(OH) 3
Na 2 SO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 SO 3
2Na + + SO 2 3 — + 2H + + 2Cl — = 2Na + + 2Cl — + SO 2 + H 2 O
2H + + SO 2 3 — = SO 2 + H 2 O
3. Соли могут взаимодействовать между собой, в результате чего образуются новые соли:
AgNO 3 + NaCl = NaNO 3 + AgCl
Ag + + NO 3 — + Na + + Cl — = Na + + NO 3 — + AgCl
Ag + + Cl — = AgCl
Поскольку эти обменные реакции осуществляются в основном в водных растворах, они протекают лишь тогда, когда одна из образующихся солей выпадает в осадок.
Все реакции обмена идут в соответствии с условиями протекания реакций до конца, перечисленными в § 23, стр. 89.
■ 111. Составьте уравнения следующих реакций и, пользуясь таблицей растворимости, определите, пройдут ли они до конца:
а) хлорид бария + ;
б) хлорид алюминия + ;
в) фосфат натрия + нитрат кальция;
г) хлорид магния + сульфат калия;
д) + нитрат свинца;
е) карбонат калия + сульфат марганца;
ж) + сульфат калия.
Уравнения записывайте в молекулярной и ионных формах.
■ 112. С какими из перечисленных ниже веществ будет реагировать хлорид железа (II): а) ; б) карбонат -кальция; в) гидроокись натрия; г) кремниевый ангидрид; д) ; е) гидроокись меди (II); ж) ?
113. Опишите свойства карбоната кальция как средней соли. Все уравнения записывайте в молекулярной и ионной формах.
114. Как осуществить ряд превращений:
Все уравнения записывайте в молекулярной и ионной формах.
115. Какое количество соли получится при реакции 8 г серы и 18 г цинка?
116. Какой объем водорода выделится при взаимодействии 7 г железа с 20 г серной кислоты?
117. Сколько молей поваренной соли получится при реакции 120 г едкого натра и 120 г соляной кислоты?
118. Сколько нитрата калия получится при реакции 2 молей едкого кали и 130 г азотной кислоты?
Гидролиз солей
Специфическим свойством солей является их способность гидролизоваться - подвергаться гидролизу (от греч. «гидро»-вода, «лизис» - разложение), т. е. разложению под действием воды. Считать гидролиз разложением в том смысле, в каком мы обычно это понимаем, нельзя, но несомненно одно - в реакции гидролиза всегда участвует .
- очень слабый электролит, диссоциирует плохо
Н 2 О ⇄ Н + + ОН —
и не меняет окраску индикатора. Щелочи и кислоты меняют окраску индикаторов, так как при их диссоциации в растворе образуется избыток ионов ОН — (в случае щелочей) и ионов Н + в случае кислот. В таких солях, как NaCl, K 2 SО 4 , которые образованы сильной кислотой (НСl, H 2 SO 4) и сильным основанием (NaOH, КОН), индикаторы окраски не меняют, так как в растворе этих
солей гидролиз практически не идет.
При гидролизе солей возможны четыре случая в зависимости от того, сильными или слабыми кислотой и основанием образована соль.
1. Если мы возьмем соль сильного основания и слабой кислоты, например K 2 S, произойдет следующее. Сульфид калия диссоциирует на ионы как сильный электролит:
K 2 S ⇄ 2K + + S 2-
Наряду с этим слабо диссоциирует :
H 2 O ⇄ H + + OH —
Анион серы S 2- является анионом слабой сероводородной кислоты, которая диссоциирует плохо. Это приводит к тому, что анион S 2- начинает присоединять к себе из воды катионы водорода, постепенно образуя малодиссоциируюшие группировки:
S 2- + H + + OH — = HS — + OH —
HS — + H + + OH — = H 2 S + OH —
Поскольку катионы Н + из воды связываются, а анионы ОН — остаются, реакция среды становится щелочной. Таким образом, при гидролизе солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой, реакция среды всегда бывает щелочная.
■ 119.Объясните при помощи ионных уравнений процесс гидролиза карбоната натрия.
2. Если берется соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой, например Fe(NО 3) 3 , то при ее диссоциации образуются ионы:
Fe(NO 3) 3 ⇄ Fe 3+ + 3NО 3 —
Катион Fe3+ является катионом слабого основания - железа, которая диссоциирует очень плохо. Это приводит к тому, что катион Fe 3+ начинает присоединять к себе из воды анионы ОН — , образуя при этом мало-диссоциирующие группировки:
Fe 3+ + Н + + ОН — = Fe(OH) 2+ + + Н +
и далее
Fe(ОH) 2+ + Н + + ОН — = Fe(OH) 2 + + Н +
Наконец, процесс может дойти и до последней своей ступени:
Fe(OH) 2 + + Н + + ОН — = Fe(OH) 3 + H +
Следовательно, в растворе окажется избыток катионов водорода.
Таким образом, при гидролизе соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой, реакция среды всегда кислая.
■ 120. Объясните при помощи ионных уравнений ход гидролиза хлорида алюминия.
3. Если соль образована сильным ос-нованием и сильной кислотой, то тогда ни катион, ни анион не связывает ионов воды и реакция остается нейтральной. Гидролиз практически не происходит.
4. Если соль образована слабым основанием и слабой кислотой, то реакция среды зависит от их степени диссоциации. Если основание и кислота имеют практически одинаковую , то реакция среды будет нейтральной.
■ 121. Нередко приходится видеть, как при реакции обмена вместо ожидаемого осадка соли выпадает осадок металла, например при реакции между хлоридом железа (III) FeCl 3 и карбонатом натрия Na 2 CО 3 образуется не Fe 2 (CО 3) 3 , a Fe(OH) 3 . Объясните это явление.
122. Среди перечисленных ниже солей укажите те, которые в растворе подвергаются гидролизу: KNO 3 , Cr 2 (SO 4) 3 , Аl 2 (СO 3) 3 , CaCl 2 , K 2 SiO 3 , Al 2 (SО 3) 3 .
Особенности свойств кислых солей
Несколько иные свойства у кислых солей. Они могут вступать в реакции с сохранением и с разрушением кислого иона. Например, реакция кислой соли с щелочью приводит к нейтрализации кислой соли и разрушению кислого иона, например:
NaHSO4 + КОН = KNaSO4 + Н2O
двойная соль
Na + + HSO 4 — + К + + ОН — = К + + Na + + SO 2 4 — + Н2O
HSO 4 — + OH — = SO 2 4 — + Н2О
Разрушение кислого иона можно представить следующим образом:
HSO 4 — ⇄ H + + SO 4 2-
H + + SO 2 4 — + OH — = SO 2 4 — + H2O
Разрушается кислый ион и при реакции с кислотами:
Mg(HCO3)2 + 2НСl = MgCl2 + 2Н2Сo3
Mg 2+ + 2НСО 3 — + 2Н + + 2Сl — = Mg 2+ + 2Сl — + 2Н2O + 2СO2
2НСО 3 — + 2Н + = 2Н2O + 2СO2
HCO 3 — + Н + = Н2O + СО2
Нейтрализацию можно проводить той же щелочью, которой образована соль:
NaHSO4 + NaOH = Na2SO4 + Н2O
Na + + HSO 4 — + Na + + ОН — = 2Na + + SO 4 2- + H2O
HSO 4 — + OH — = SO 4 2- + Н2O
Реакции с солями протекают без разрушения кислого иона:
Са(НСO3)2 + Na2CO3 = СаСО3 + 2NaHCO3
Са 2+ + 2НСO 3 — + 2Na + + СО 2 3 — = CaCO3↓+ 2Na + + 2НСO 3 —
Ca 2+ + CO 2 3 — = CaCO3
■ 123. Напишите в молекулярной и ионной формах уравнения следующих реакций:
а) гидросульфид калия + ;
б) гидрофосфат натрия + едкое кали;
в) дигидрофосфат кальция + карбонат натрия;
г) гидрокарбонат бария + сульфат калия;
д) гидросульфит кальция + .
Получение солей
На основании изученных свойств основных классов неорганических веществ можно вывести 10 способов получения солей.
1. Взаимодействием металла с неметаллом:
2Na + Cl2 = 2NaCl
Таким способом могут быть получены только соли бескислородных кислот. Это не ионная реакция.
2. Взаимодействием металла с кислотой:
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2
Fe + 2H + + SO 2 4 — =Fe 2+ + SO 2 4 — + H2
Fe + 2H + = Fe 2+ + H2
3. Взаимодействием металла с солью:
Сu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag↓
Сu + 2Ag + + 2NO 3 — = Cu 2+ 2NO 3 — + 2Ag↓
Сu + 2Ag + = Cu 2+ + 2Ag
4. Взаимодействием основного окисла с кислотой:
СuО + H2SO4 = CuSO4 + H2O
CuO + 2H + + SO 2 4 — = Cu 2+ + SO 2 4 — + H2O
СuО + 2Н + = Cu 2+ + H2O
5. Взаимодействием основного окисла с ангидридом кислоты:
3CaO + P2O5 = Ca3(PO4)2
Реакция не ионного характера.
6. Взаимодействием кислотного окисла с основанием:
СО2 + Сa(OH)2 = CaCO3 + H2O
CO2 + Ca 2+ + 2OH — = CaCO3 + H2O
7, Взаимодействие кислот с основанием (нейтрализация):
HNO3 + KOH = KNO3 + H2O
H + + NO 3 — + K + + OH — = K + + NO 3 — + H2O
H + + OH — = H2O
Химические свойства солей
Соли следует рассматривать в виде продукта взаимодействия кислоты и основания. В итоге могут образовываться:
- нормальные (средние) - образуются при достаточном для полного взаимодействия количестве кислоты и основания. Названия нормальных соле й состоят из двух частей. В начале называется анион (кислотный остаток), затем катион.
- кислые - образуются при избытке кислоты и недостаточном количестве щелочи, потому как при этом катионов металла становится недостаточно для замещения всех катионов водорода, имеющихся в молекуле кислоты. В составе кислотных остатков данного вида солей вы всегда увидите водород. Кислые соли образуются только многоосновными кислотами и проявляют свойства как солей, так и кислот. В названиях кислых солей ставится приставка гидро- к аниону.
- основные соли - образуются при избытке основания и недостаточном количестве кислоты, потому как в данном случае анионов кислотных остатков недостаточно для полного замещения гидроксогрупп, имеющихся в основании. основные соли в составе катионов содержат гидроксогруппы. Основные соли возможны для многокислотных оснований, а для однокислотных нет. Некоторые основные соли способны самостоятельно разлагаться, при этом выделяя воду, образуя оксосоли, обладающие свойствами основных солей. Название основных солей строится следующим образом: к аниону добавляется приставка гидроксо- .
Типичные реакции нормальных солей
- С металлами реагируют хорошо. При этом, более активные металлы вытесняют менее активные из растворов их солей.
- С кислотами, щелочами и другими солями реакции проходят до конца, при условии образования осадка, газа или малодиссоциируемых соединений.
- В реакциях солей со щелочами образуются такие вещества, как гидроксид никеля (II) Ni(OH) 2 – осадок; аммиак NH 3 – газ; вода H 2 О – слабый электролит, малодиссоциируемое соединение:
- Соли реагируют между собой, если образуется осадок или в случае образования более устойчивого соединения.
- Многие нормальные соли разлагаются при нагревании с образованием двух оксидов – кислотного и основного
- Нитраты разлагаются другим, отличным от остальных нормальных солей образом. При нагревании нитраты щелочных и щелочноземельных металлов выделяют кислород и превращаются в нитриты:
- Нитраты почти всех других металлов разлагаются до оксидов:
- Нитраты некоторых тяжелых металлов (серебра, ртути и др) разлагаются при нагревании до металлов:
Типичные реакции кислых солей
- Они вступают во все те реакции, в которые вступают кислоты. Со щелочами реагируют, если в составе кислой соли и щелочи имеется один и тот же металл, то в результате образуется нормальная соль.
- Если же щелочь содержит другой металл, то образуются двойные соли.
Типичные реакции основных солей
- Данные соли вступают в те же реакции, что и основания. С кислотами реагируют, если в составе основной соли и кислоты имеется один и тот же кислотный остаток, то в результате образуется нормальная соль.
- Если же кислота содержит другой кислотный остаток, то образуются двойные соли.
Комплексные соли - соединение, в узлах кристаллической решетки которого содержатся комплексные ионы.
Видеоурок 1: Классификация неорганических солей и их номенклатура
Видеоурок 2:
Способы получения неорганических солей. Химические свойства солей
Лекция: Характерные химические свойства солей: средних, кислых, основных; комплексных (на примере соединений алюминия и цинка)
Характеристика солей
Соли – это такие химические соединения, состоящие из катионов металлов (или аммония) и кислотных остатков.
Соли так же следует рассматривать в виде продукта взаимодействия кислоты и основания. В итоге данного взаимодействия, могут образовываться:
основные соли.
нормальные (средние),
Нормальные соли образуются при достаточном для полного взаимодействия количестве кислоты и основания. К примеру:
Н 3 РО 4 + 3КОН → К 3 РО 4 + 3Н 2 О.
Названия нормальных солей состоят из двух частей. В начале называется анион (кислотный остаток), затем катион. Например: хлорид натрия - NaCl, сульфат железа(III) - Fe 2 (SО 4) 3 , карбонат калия - K 2 CO 3 , фосфат калия - K 3 PO 4 и др.
Кислые соли образуются при избытке кислоты и недостаточном количестве щелочи, потому как при этом катионов металла становится недостаточно для замещения всех катионов водорода, имеющихся в молекуле кислоты. К примеру:
Н 3 РО 4 + 2КОН = К 2 НРО 4 + 2Н 2 О;
Н 3 РО 4 + КОН = КН 2 РО 4 + Н 2 О.
В составе кислотных остатков данного вида солей вы всегда увидите водород. Кислые соли всегда возможны для многоосновных кислот, а для одноосновных нет.
В названиях кислых солей ставится приставка гидро- к аниону. Например: гидросульфат железа(III)- Fe(HSO 4) 3 , гидрокарбонат калия - KHCO 3 , гидрофосфат калия - K 2 HPO 4 и др.
Основные соли образуются при избытке основания и недостаточном количестве кислоты, потому как в данном случае анионов кислотных остатков недостаточно для полного замещения гидроксогрупп, имеющихся в основании. К примеру:
Cr(OH) 3 + HNO 3 → Cr(OH) 2 NO 3 + H 2 O;
Cr(OH) 3 + 2HNO 3 → CrOH(NO 3) 2 + 2H 2 O.
Таким образом основные соли в составе катионов содержат гидроксогруппы. Основные соли возможны для многокислотных оснований, а для однокислотных нет. Некоторые основные соли способны самостоятельно разлагаться, при этом выделяя воду, образуя оксосоли, обладающие свойствами основных солей. К примеру:
Sb(OH) 2 Cl → SbOCl + H 2 O;
Bi(OH) 2 NO 3 → BiONO 3 + H 2 O.
Название основных солей строится следующим образом: к аниону добавляется приставка гидроксо- . Например: гидроксосульфат железа(III) - FeOHSO 4 , гидроксосульфат алюминия - AlOHSO 4 , дигидроксохлорид железа (III) - Fe(OH) 2 Cl и др.
Многие соли, находясь в твердом агрегатном состоянии, являются кристаллогидратами: CuSO4.5H2O; Na2CO3.10H2O и т.д.
Химические свойства солей
Соли – это достаточно твердые кристаллические вещества, имеющие ионную связь между катионами и анионами. Свойства солей обусловлены их взаимодействием с металлами, кислотами, основаниями и солями.
Типичные реакции нормальных солей
С металлами реагируют хорошо. При этом, более активные металлы вытесняют менее активные из растворов их солей. К примеру:
Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu;
Cu + Ag 2 SO 4 → CuSO 4 + 2Ag.
С кислотами, щелочами и другими солями реакции проходят до конца, при условии образования осадка, газа или малодиссоциируемых соединений. Например, в реакциях солей с кислотами образуются такие вещества, как сероводород H 2 S – газ; сульфат бария BaSO 4 – осадок; уксусная кислота CH 3 COOH – слабый электролит, малодиссоциируемое соединение. Вот уравнения данных реакций:
K 2 S + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + H 2 S;
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 + 2HCl;
CH 3 COONa + HCl → NaCl + CH 3 COOH.
В реакциях солей со щелочами образуются такие вещества, как гидроксид никеля (II) Ni(OH) 2 – осадок; аммиак NH 3 – газ; вода H 2 О – слабый электролит, малодиссоциируемое соединение:
NiCl 2 + 2KOH → Ni(OH) 2 + 2KCl;
NH 4 Cl + NaOH → NH 3 +H 2 O +NaCl.
Соли реагируют между собой, если образуется осадок:
Ca(NO 3) 2 + Na 2 CO 3 → 2NaNO 3 + CaCO 3 .
Или в случае образования более устойчивого соединения:
Ag 2 CrO 4 + Na 2 S → Ag 2 S + Na 2 CrO 4 .
В этой реакции из кирпично-красного хромата серебра образуется черный сульфид серебра, ввиду того, что он является более нерастворимым осадком, чем хромат.
Многие нормальные соли разлагаются при нагревании с образованием двух оксидов – кислотного и основного:
CaCO 3 → СаО + СО 2 .
Нитраты разлагаются другим, отличным от остальных нормальных солей образом. При нагревании нитраты щелочных и щелочноземельных металлов выделяют кислород и превращаются в нитриты:
2NaNО 3 → 2NaNО 2 + О 2 .
Нитраты почти всех других металлов разлагаются до оксидов:
2Zn(NO 3) 2 → 2ZnO + 4NO 2 + O 2 .
Нитраты некоторых тяжелых металлов (серебра, ртути и др) разлагаются при нагревании до металлов:
2AgNO 3 → 2Ag + 2NO 2 + О 2 .
Особое положение занимает нитрат аммония, который до температуры плавления (170 о С) частично разлагается по уравнению:
NH 4 NO 3 → NH 3 + HNO 3 .
При температурах 170 - 230 о С, по уравнению:
NH 4 NO 3 → N 2 O + 2H 2 O.
При температурах выше 230 о С - со взрывом, по уравнению:
2NH 4 NO 3 → 2N 2 + O 2 + 4H 2 O.
Хлорид аммония NH 4 Cl разлагается с образованием аммиака и хлороводорода:
NH 4 Cl → NH 3 + НCl.
Типичные реакции кислых солей
Они вступают во все те реакции, в которые вступают кислоты. Со щелочами реагируют следующим образом, если в составе кислой соли и щелочи имеется один и тот же металл, то в результате образуется нормальная соль. К примеру:
NаHCO 3 + NаOH → Nа 2 CO 3 + H 2 O .
NаHCO 3 + LiOH → Li NаCO 3 + H 2 O .
Типичные реакции основных солей
Данные соли вступают в те же реакции, что и основания. С кислотами реагируют следующим образом, если в составе основной соли и кислоты имеется один и тот же кислотный остаток, то в результате образуется нормальная соль. К примеру:
Cu(OH )Cl + HCl → CuCl 2 + H 2 O .
Cu(OH )Cl + HBr → CuBr Cl + H 2 O .
Комплексные соли
Комплексное соединение - соединение, в узлах кристаллической решетки которого содержатся комплексные ионы.
Рассмотрим комплексные соединения алюминия - тетрагидроксоалюминаты и цинка - тетрагидроксоцинкаты. В квадратных скобках формул данных веществ указываются комплексные ионы.
Химические свойства тетрагидроксоалюмината натрия Na и тетрагидроксоцинката натрия Na 2 :
1. Как и все комплексные соединения выше названные вещества диссоциируются:
- Na → Na + + - ;
- Na 2 → 2Na + + - .
Имейте ввиду, что дальнейшая диссоциация комплексных ионов невозможна.
2. В реакциях с избытком сильных кислот образуют две соли. Рассмотрим реакцию тетрагидроксоалюмината натрия с разбавленным раствором хлороводорода:
- Na + 4HCl → AlCl 3 + NaCl + H 2 O .
Мы видим образование двух солей: хлорида алюминия, хлорида натрия и воды. Подобная реакция произойдет и в случае с тетрагидроксоцинкатом натрия.
3. Если же сильной кислоты будет недостаточно, допустим вместо 4 HCl мы взяли 2 HCl, то соль образует наиболее активный металл, в данном случае натрий активнее, значит образуется хлорид натрия, а образовавшиеся гидроксиды алюминия и цинка выпадут в осадок. Этот случай рассмотрим на уравнении реакции с тетрагидроксоцинкатом натрия:
Na 2 + 2HCl → 2NaCl + Zn (OH) 2 ↓ +2H 2 O .
Современная химическая наука представляет собой множество разнообразных отраслей, и каждая из них, помимо теоретической базы, имеет большое прикладное значение, практическое. Чего ни коснись, все кругом - продукты химического производства. Главные разделы - это неорганическая и органическая химия. Рассмотрим, какие основные классы веществ относят к неорганическим и какими свойствами они обладают.
Главные категории неорганических соединений
К таковым принято относить следующие:
- Оксиды.
- Соли.
- Основания.
- Кислоты.
Каждый из классов представлен большим разнообразием соединений неорганической природы и имеет значение практически в любой структуре хозяйственной и промышленной деятельности человека. Все главные свойства, характерные для этих соединений, нахождение в природе и получение изучаются в школьном курсе химии в обязательном порядке, в 8-11 классах.
Существует общая таблица оксидов, солей, оснований, кислот, в которой представлены примеры каждого из веществ и их агрегатное состояние, нахождение в природе. А также показаны взаимодействия, описывающие химические свойства. Однако мы рассмотрим каждый из классов отдельно и более подробно.
Группа соединений - оксиды
4. Реакции, в результате которых элементы меняют СО
Me +n O + C = Me 0 + CO
1. Реагент вода: образование кислот (SiO 2 исключение)
КО + вода = кислота
2. Реакции с основаниями:
CO 2 + 2CsOH = Cs 2 CO 3 + H 2 O
3. Реакции с основными оксидами: образование соли
P 2 O 5 + 3MnO = Mn 3 (PO 3) 2
4. Реакции ОВР:
CO 2 + 2Ca = C + 2CaO,
Проявляют двойные свойства, взаимодействуют по принципу кислотно-основного метода (с кислотами, щелочами, основными оксидами, кислотными оксидами). С водой во взаимодействие не вступают.
1. С кислотами: образование солей и воды
АО + кислота = соль + Н 2 О
2. С основаниями (щелочами): образование гидроксокомплексов
Al 2 O 3 + LiOH + вода = Li
3. Реакции с кислотными оксидами: получение солей
FeO + SO 2 = FeSO 3
4. Реакции с ОО: образование солей, сплавление
MnO + Rb 2 O = двойная соль Rb 2 MnO 2
5. Реакции сплавления с щелочами и карбонатами щелочных металлов: образование солей
Al 2 O 3 + 2LiOH = 2LiAlO 2 + H 2 O
Каждый высший оксид, образованный как металлом, так и неметаллом, растворяясь в воде, дает сильную кислоту или щелочь.
Кислоты органические и неорганические
В классическом звучании (основываясь на позициях ЭД - электролитической диссоциации - кислоты - это соединения, в водной среде диссоциирующие на катионы Н + и анионы остатков кислоты An - . Однако сегодня тщательно изучены кислоты и в безводных условиях, поэтому существует много разных теорий для гидроксидов.
Эмпирические формулы оксидов, оснований, кислот, солей складываются только из символов, элементов и индексов, указывающих их количество в веществе. Например, неорганические кислоты выражаются формулой H + кислотный остаток n- . Органические вещества имеют другое теоретическое отображение. Помимо эмпирической, для них можно записать полную и сокращенную структурную формулу, которая будет отражать не только состав и количество молекулы, но и порядок расположения атомов, их связь между собой и главную функциональную группу для карбоновых кислот -СООН.
В неорганике все кислоты делятся на две группы:
- бескислородные - HBr, HCN, HCL и другие;
- кислородсодержащие (оксокислоты) - HClO 3 и все, где есть кислород.
Также неорганические кислоты классифицируются по стабильности (стабильные или устойчивые - все, кроме угольной и сернистой, нестабильные или неустойчивые - угольная и сернистая). По силе кислоты могут быть сильными: серная, соляная, азотная, хлорная и другие, а также слабыми: сероводородная, хлорноватистая и другие.
Совсем не такое разнообразие предлагает органическая химия. Кислоты, которые имеют органическую природу, относятся к карбоновым кислотам. Их общая особенность - наличие функциональной группы -СООН. Например, НСООН (муравьиная), СН 3 СООН (уксусная), С 17 Н 35 СООН (стеариновая) и другие.
Существует ряд кислот, на которые особенно тщательно делается упор при рассмотрении данной темы в школьном курсе химии.
- Соляная.
- Азотная.
- Ортофосфорная.
- Бромоводородная.
- Угольная.
- Иодоводородная.
- Серная.
- Уксусная, или этановая.
- Бутановая, или масляная.
- Бензойная.
Данные 10 кислот по химии являются основополагающими веществами соответствующего класса как в школьном курсе, так и в целом в промышленности и синтезах.
Свойства неорганических кислот
К основным физическим свойствам нужно отнести в первую очередь различное агрегатное состояние. Ведь существует ряд кислот, имеющих вид кристаллов или порошков (борная, ортофосфорная) при обычных условиях. Подавляющее большинство же известных неорганических кислот представляет собой разные жидкости. Температуры кипения и плавления также варьируются.
Кислоты способны вызывать тяжелые ожоги, так как обладают силой, разрушающей органические ткани и кожный покров. Для обнаружения кислот используют индикаторы:
- метилоранж (в обычной среде - оранжевый, в кислотах - красный),
- лакмус (в нейтральной - фиолетовый, в кислотах - красный) или некоторые другие.
К важнейшим химическим свойствам можно отнести способность вступать во взаимодействие как с простыми, так и со сложными веществами.
| С чем взаимодействуют | Пример реакции |
1. С простыми веществами-металлами. Обязательное условие: металл должен стоять в ЭХРНМ до водорода, так как металлы, стоящие после водорода, не способны вытеснить его из состава кислот. В результате реакции всегда образуется водород в виде газа и соль. | |
2. С основаниями. Итогом реакции являются соль и вода. Подобные реакции сильных кислот с щелочами носят название реакций нейтрализации. | Любая кислота (сильная) + растворимое основание = соль и вода |
| 3. С амфотерными гидроксидами. Итог: соль и вода. | 2HNO 2 + гидроксид бериллия = Be(NO 2) 2 (соль средняя) + 2H 2 O |
| 4. С основными оксидами. Итог: вода, соль. | 2HCL + FeO = хлорид железа (II) + H 2 O |
| 5. С амфотерными оксидами. Итоговый эффект: соль и вода. | 2HI + ZnO = ZnI 2 + H 2 O |
6. С солями, образованными более слабыми кислотами. Итоговый эффект: соль и слабая кислота. | 2HBr + MgCO 3 = бромид магния + H 2 O + CO 2 |
При взаимодействии с металлами одинаково реагируют не все кислоты. Химия (9 класс) в школе предполагает весьма неглубокое изучение таких реакций, однако и на таком уровне рассматриваются специфические свойства концентрированной азотной и серной кислоты при взаимодействии с металлами.
Гидроксиды: щелочи, амфотерные и нерастворимые основания
Оксиды, соли, основания, кислоты - все эти классы веществ имеют общую химическую природу, объясняющуюся строением кристаллической решетки, а также взаимным влиянием атомов в составе молекул. Однако если для оксидов можно было дать вполне конкретное определение, то для кислот и оснований это сделать сложнее.
Так же, как и кислоты, основаниями по теории ЭД называются вещества, способные в водном растворе распадаться на катионы металлов Ме n+ и анионы гидроксогрупп ОН - .
- Растворимые или щелочи (сильные основания, изменяющие Образованы металлами I, II групп. Пример: КОН, NaOH, LiOH (то есть учитываются элементы только главных подгрупп);
- Малорастворимые или нерастворимые (средней силы, не изменяющие окраску индикаторов). Пример: гидроксид магния, железа (II), (III) и другие.
- Молекулярные (слабые основания, в водной среде обратимо диссоциируют на ионы-молекулы). Пример: N 2 H 4, амины, аммиак.
- Амфотерные гидроксиды (проявляют двойственные основно-кислотные свойства). Пример: берилия, цинка и так далее.
Каждая представленная группа изучается в школьном курсе химии в разделе "Основания". Химия 8-9 класса подразумевает подробное изучение щелочей и малорастворимых соединений.
Главные характерные свойства оснований
Все щелочи и малорастворимые соединения находятся в природе в твердом кристаллическом состоянии. При этом температуры плавления их, как правило, невысоки, и малорастворимые гидроксиды разлагаются при нагревании. Цвет оснований разный. Если щелочи белого цвета, то кристаллы малорастворимых и молекулярных оснований могут быть самой различной окраски. Растворимость большинства соединений данного класса можно посмотреть в таблице, в которой представлены формулы оксидов, оснований, кислот, солей, показана их растворимость.
Щелочи способны изменять окраску индикаторов следующим образом: фенолфталеин - малиновый, метилоранж - желтый. Это обеспечивается свободным присутствием гидроксогрупп в растворе. Именно поэтому малорастворимые основания такой реакции не дают.
Химические свойства каждой группы оснований различны.
| Химические свойства | ||
| Щелочей | Малорастворимых оснований | Амфотерных гидроксидов |
I. Взаимодействуют с КО (итог -соль и вода): 2LiOH + SO 3 = Li 2 SO 4 + вода II. Взаимодействуют с кислотами (соль и вода): обычные реакции нейтрализации (смотрите кислоты) III. Взаимодействуют с АО с образованием гидроксокомплекса соли и воды: 2NaOH + Me +n O = Na 2 Me +n O 2 + H 2 O, или Na 2 IV. Взаимодействуют с амфотерными гидроксидами с образованием гидроксокомплексных солей: То же самое, что и с АО, только без воды V. Взаимодействуют с растворимыми солями с образованием нерастворимых гидроксидов и солей: 3CsOH + хлорид железа (III) = Fe(OH) 3 + 3CsCl VI. Взаимодействуют с цинком и алюминием в водном растворе с образованием солей и водорода: 2RbOH + 2Al + вода = комплекс с гидроксид ионом 2Rb + 3H 2 | I. При нагревании способны разлагаться: нерастворимый гидроксид = оксид + вода II. Реакции с кислотами (итог: соль и вода): Fe(OH) 2 + 2HBr = FeBr 2 + вода III. Взаимодействуют с КО: Me +n (OH) n + КО = соль + H 2 O | I. Реагируют с кислотами с образованием соли и воды: (II) + 2HBr = CuBr 2 + вода II. Реагируют с щелочами: итог - соль и вода (условие: сплавление) Zn(OH) 2 + 2CsOH = соль + 2H 2 O III. Реагируют с сильными гидроксидами: итог - соли, если реакция идет в водном растворе: Cr(OH) 3 + 3RbOH = Rb 3 |
Это большинство химических свойств, которые проявляют основания. Химия оснований достаточно проста и подчиняется общим закономерностям всех неорганических соединений.
Класс неорганических солей. Классификация, физические свойства
Опираясь на положения ЭД, солями можно назвать неорганические соединения, в водном растворе диссоциирующие на катионы металлов Ме +n и анионы кислотных остатков An n- . Так можно представить соли. Определение химия дает не одно, однако это наиболее точное.
При этом по своей химической природе все соли подразделяются на:
- Кислые (имеющие в составе катион водорода). Пример: NaHSO 4.
- Основные (имеющие в составе гидроксогруппу). Пример: MgOHNO 3 , FeOHCL 2.
- Средние (состоят только из катиона металла и кислотного остатка). Пример: NaCL, CaSO 4.
- Двойные (включают в себя два разных катиона металла). Пример: NaAl(SO 4) 3.
- Комплексные (гидроксокомплексы, аквакомплексы и другие). Пример: К 2 .
Формулы солей отражают их химическую природу, а также говорят о качественном и количественном составе молекулы.
Оксиды, соли, основания, кислоты обладают различной способностью к растворимости, которую можно посмотреть в соответствующей таблице.
Если же говорить об агрегатном состоянии солей, то нужно заметить их однообразие. Они существуют только в твердом, кристаллическом или порошкообразном состоянии. Цветовая гамма достаточно разнообразна. Растворы комплексных солей, как правило, имеют яркие насыщенные краски.
Химические взаимодействия для класса средних солей
Имеют схожие химические свойства основания, кислоты, соли. Оксиды, как мы уже рассмотрели, несколько отличаются от них по этому фактору.
Всего можно выделить 4 основных типа взаимодействий для средних солей.
I. Взаимодействие с кислотами (только сильными с точки зрения ЭД) с образованием другой соли и слабой кислоты:
KCNS + HCL = KCL + HCNS
II. Реакции с растворимыми гидроксидами с появлением солей и нерастворимых оснований:
CuSO 4 + 2LiOH = 2LiSO 4 соль растворимая + Cu(OH) 2 нерастворимое основание
III. Взаимодействие с другой растворимой солью с образованием нерастворимой соли и растворимой:
PbCL 2 + Na 2 S = PbS + 2NaCL
IV. Реакции с металлами, стоящими в ЭХРНМ левее того, что образует соль. При этом вступающий в реакцию металл не должен при обычных условиях вступать во взаимодействие с водой:
Mg + 2AgCL = MgCL 2 + 2Ag
Это главные типы взаимодействий, которые характерны для средних солей. Формулы солей комплексных, основных, двойных и кислых сами за себя говорят о специфичности проявляемых химических свойств.
Формулы оксидов, оснований, кислот, солей отражают химическую сущность всех представителей данных классов неорганических соединений, а кроме того, дают представление о названии вещества и его физических свойствах. Поэтому на их написание следует обращать особое внимание. Огромное разнообразие соединений предлагает нам в целом удивительная наука - химия. Оксиды, основания, кислоты, соли - это лишь часть необъятного многообразия.
Основания
Основаниями называются соединения, содержащие в качестве аниона только гидроксид ионов ОН - . Число гидроксид ионов, способных замещаться кислотным остатком, определяет кислотность основания. В связи с этим основания бывают одно-, двух- и поликислотные однако к истинным основаниям чаще всего относят одно- и двухкислотные. Среди них следует выделить растворимые и не растворимые в воде основания. Учтите, что растворимые в воде и диссоциирующие при этом практически нацело основания называют щелочами (сильные электролиты). К ним относятся гидроксиды щелочных и щелочноземельных элементов и ни в коем случае раствор аммиака в воде.
Название основания начинается со слова гидроксид, после которого в родительном падеже приводится русское название катиона, а в круглых скобках указывается его заряд. Допускается перечисление количества гидроксид ионов с помощью приставок ди-, три-, тетра. Например: Mn(OH) 3 - гидроксид марганца (III) или тригидроксид марганца.
Обратите внимание на то, что между основаниями и основными оксидами существует генетическая связь: основным оксидам соответствуют основания. Поэтому катионы оснований чаще всего имеют заряд один или два, что соответствует низшим степеням окисления металлов.
Запомните основные способы получения оснований
1. Взаимодейетвие активных металлов с водой:
2Na + 2Н 2 О = 2NаОН + Н 2
Lа + 6Н 2 О = 2Lа(ОН) 3 + 3H 2
Взаимодействие основных оксидов с водой:
СаО + Н 2 О = Са(ОН) 2
МgО + Н 2 О = Мg(ОН) 2 .
3. Взаимодействие солей со щелочами:
МnSO 4 + 2КОН = Mn(OH) 2 ↓ + K 2 SО 4
NH 4 С1 + NaOH = NaCl + NH 3 ∙ H 2 O
Nа 2 СO 3 + Са(ОН) 2 = 2NаОН + CaCO 3
MgOHCl + NaOH = Mg(OH) 2 + NaCl.
Электролиз водных растворов солей с диафрагмой:
2NaCl + 2H 2 O → 2NaOH + Cl 2 + Н 2
Учтите, что в пункте 3 исходные реагенты необходимо подбирать таким образом, чтобы среди продуктов реакции было либо труднорастворимое соединение, либо слабый электролит.
Обратите внимание на то, что при рассмотрении химических свойств оснований условия проведения реакций зависят от растворимости основания.
1. Взаимодействие с кислотами:
NaOH + Н 2 SO 4 = NaHSO 4 + Н 2 O
2NaOH + Н 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2Н 2 O
2Mg(OH) 2 + H 2 SO 4 = (MgOH) 2 SO 4 + 2H 2 O
Mg(OH) 2 + H 2 SO 4 = MgSO 4 + 2H 2 O
Mg(OH) 2 + 2H 2 SO 4 = Mg(HSO 4) 2 + 2H 2 O
2. Взаимодействие с кислотными оксидами:
NaOH + CO 2 = NaHCO 3
2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O
Fe(OH) 2 + P 2 O 5 = Fe(PO 3) 2 + H 2 O
ЗFе(OH) 2 + P 2 O 5 = Fe 3 (PO 4) 2 + 2H 2 O
3. Взаимодействие с амфотерными оксидами:
А1 2 O 3 + 2NaOH p +3H 2 O = 2Na
Al 2 O 3 + 2NaOH T = 2NaAlO 2 + H 2 O
Cr 2 O 3 + Mg(OH) 2 = Mg(CrO 2) 2 + H 2 O
4. Взаимодействие с амфтерными гидроксидами:
Са(ОН) 2 + 2Al(ОН) 3 = Ca(AlO 2) 2 + 4H 2 O
3NaOH + Cr(ОН) 3 = Na 3
Взаимодействие с солями.
К реакциям, описанным в пункте 3 способов получения, следует добавить:
2ZnSO 4 + 2КОН = (ZnOH) 2 S0 4 + K 2 SO 4
NaHCO 3 + NaOH = Na 2 CO 3 + Н 2 O
BeSO 4 + 4NaOH = Na 2 + Na 2 SO 4
Cu(OH) 2 + 4NH 3 ∙H 2 O = (OH) 2 + 4H 2 O
6. Окисление до амфотерных гидроксидов или солей:
4Fe(ОН) 2 + O 2 + 2Н 2 O = 4Fe(OH) 3
2Сг(ОН) 2 + 2Н 2 O + Na 2 O 2 + 4NaOH = 2Na 3 .
7. Разложение при нагревании:
Са(OН) 2 = СаО + Н 2 О.
Учтите, что гидроксиды щелочных металлов, кроме лития, в таких реакциях не участвуют.
!!!Бывают ли щелочные осадки?!!! Да, бывают, однако они не столь распространены, как кислотные осадки, малоизвестны, а их влияние на объекты окружающей среды практически не исследовано. Тем не менее их рассмотрение заслуживает внимания.
Происхождение щелочных осадков можно объяснить следующим образом.
СаСО 3 →СаО + СO 2
В атмосфере оксид кальция соединяется с водяными парами при их конденсации, с дождем или мокрым снегом, образуя при этом гидроксид кальция:
CaO + H 2 O →Ca(OH) 2 ,
который и создает щелочную реакцию атмосферных осадков. В дальнейшем возможно взаимодействие гидроксида кальция с углекислым газом и водой с образованием карбоната и гидрокарбоната кальция:
Са(ОН) 2 + СO 2 → СаСO 3 + Н 2 О;
СаСО 3 + СO 2 + H 2 O → Са(НС0 3) 2 .
Химический анализ дождевой воды показал, что в ней в незначительном количестве присутствуют сульфат- и нитрат-ионы (порядка 0,2 мг/л). Как известно, причиной кислотного характера осадков являются серная и азотная кислоты. В то же время наблюдается большое содержание катионов кальция (5-8 мг/л) и гидрокарбонат-ионов, содержание которых в районе предприятий строительного комплекса в 1,5-2 раза больше, чем в других районах города, и составляет 18-24 мг/л. Это показывает, что в образовании локальных щелочных осадков главную роль играет карбонатно-кальциевая система и происходящие в ней процессы, о чем было сказано выше.
Щелочные осадки оказывают влияние на растения, отмечаются изменения в фенотипическом строении растений. Наблюдаются следы «ожогов» на листовых пластинках, белый налет на листьях и угнетенное состояние травянистых растений.