Химические свойства и способы получения солей
Перед изучением этого раздела рекомендую прочитать следующую статью:
Соли – это сложные вещества, которые состоят из катионов металлов и анионов кислотных остатков.
Классификация солей
Получение солей
1. Соли можно получить взаимодействием кислотных оксидов с основными.
кислотный оксид + основный оксид = соль
2. Взаимодействие кислот с основаниями и амфотерными гидроксидами. При этом щелочи взаимодействуют с любыми кислотами: и сильными, и слабыми.
Щелочь + любая кислота = соль + вода
HCl + NaOH → NaCl + H2O
При взаимодействии щелочей с избытком многоосновной кислоты образуются кислые соли.
Нерастворимые основания реагируют только с растворимыми кислотами.
Нерастворимое основание + растворимая кислота = соль + вода
Все амфотерные гидроксиды — нерастворимые. Следовательно, они ведут себя как нерастворимые основания при взаимодействии с кислотами:
Амфотерный гидроксид + растворимая кислота = соль + вода
Также соли образуются при взаимодействии аммиака с кислотами (аммиак проявляет основные свойства).
Аммиак + кислота = соль
3. Взаимодействие кислот с основными оксидами и амфотерными оксидами. При этом растворимые кислоты взаимодействуют с любыми основными оксидами.
Растворимая кислота + основный оксид = соль + вода
Растворимая кислота + амфотерный оксид = соль + вода
2HCl + CuO → CuCl2 + H2O
4. Взаимодействие оснований с кислотными оксидами. Сильные основания взаимодействуют с любыми кислотными оксидами.
Щёлочь + кислотный оксид → соль + вода
При взаимодействии щелочей с избытком кислотных оксидов, которым соответствуют многоосноосновные кислоты, образуются кислые соли.
NaOH + CO2 → NaHCO3
Нерастворимые основания взаимодействуют только с кислотными оксидами сильных кислот.
5. Соли образуются при взаимодействии кислот с солями. Нерастворимые соли взаимодействуют только с более сильными кислотами (более сильная кислота вытесняет менее сильную кислоту из соли). Растворимые соли взаимодействуют с растворимыми кислотами, если в продуктах реакции есть осадок, газ или вода или слабый электролит.
Например: карбонат кальция CaCO3 (нерастворимая соль угольной кислоты) может реагировать с более сильной серной кислотой.
Силикат натрия (растворимая соль кремниевой кислоты) взаимодействует с соляной кислотой, т.к. в ходе реакции образуется нерастворимая кремниевая кислота:
6. Соли можно получить окислением оксидов, других солей, металлов и неметаллов (в щелочной среде) в водном растворе кислородом или другими окислителями.
Ca + S → CaS
Кислоты-окислители реагируют с металлами с образованием продуктов восстановления азота и серы. Водород в таких реакциях не выделяется!
Минеральные кислоты реагируют по схеме:
металл + кислота → соль + водород
При этом с кислотами реагируют только металлы, расположенные в ряду активности левее водорода. А образуется соль металла с минимальной степенью окисления.
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
9. Соли образуются при взаимодействии щелочей с металлами в растворе и расплаве. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция, в растворе образуется комплексная соль и водород, в расплаве — средняя соль и водород.
! Обратите внимание! С щелочами в растворе реагируют только те металлы, у которых оксид с минимальной положительной степенью окисления металла амфотерный!
2Al + 2NaOH + 6 H2 + O = 2Na[ Al +3 (OH)4] + 3 H2 0
10. Соли образуются при взаимодействии щелочей с неметаллами. При этом протекают окислительно-восстановительные реакции. Как правило, неметаллы диспропорционируют в щелочах. Не реагируют с щелочами кислород, водород, азот, углерод и инертные газы (гелий, неон, аргон и др.):
NaOH +О2 ≠
NaOH +N2 ≠
NaOH +C ≠
Сера, хлор, бром, йод, фосфор и другие неметаллы диспропорционируют в щелочах (т.е. самоокисляются-самовосстанавливаются).
2NaOH + Cl2 0 = NaCl — + NaOCl + + H2O
6NaOH + Cl2 0 = 5NaCl — + NaCl +5 O3 + 3H2O
Кремний окисляется щелочами до степени окисления +4.
2NaOH + Si 0 + H2 + O= Na2Si +4 O3 + 2H2 0
Фтор окисляет щёлочи:
Более подробно про эти реакции можно прочитать в статье Окислительно-восстановительные реакции.
11. Соли образуются при взаимодействии солей с неметалами. При этом протекают окислительно-восстановительные реакции. Один из примеров таких реакций — взаимодействие галогенидов металлов с другими галогенами. При этом более активный галоген вытесняет менее активный из соли.
2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2
Но не реагирует с фторидом калия:
KF +Cl2 ≠
Химические свойства солей
1. В водных растворах соли диссоциируют на катионы металлов Ме + и анионы кислотных остатков. При этом растворимые соли диссоциируют почти полностью, а нерастворимые соли практически не диссоциируют, либо диссоциируют только частично.
CaCl2 → Ca 2+ + 2Cl –
Кислые и основные соли диссоциируют cтупенчато. При диссоциации кислых солей сначала разрываются ионные связи металла с кислотными остатком, затем диссоциирует кислотный остаток кислой соли на катионы водорода и анион кислотного остатка.
NaHCO3 → Na + + HCO3 –
HCO3 – → H + + CO3 2–
Основные соли также диссоциируют ступенчато.
CuOH + → Cu 2+ + OH –
Двойные соли диссоциируют в одну ступень.
Смешанные соли диссоциируют также одноступенчато.
CaCl(OCl) → Ca 2+ + Cl — + ClO –
Комплексные соли диссоциируют на комплексный ион и ионы внешней сферы.
соль1 + амфотерный оксид = соль2 + кислотный оксид
соль1 + твердый кислотный оксид = соль2 + кислотный оксид
соль + основный оксид ≠
Карбонат калия также взаимодействует с оксидом алюминия с образованием алюмината калия и углекислого газа:
3. Соли взаимодействуют с кислотами. Закономерности взаимодействия кислот с солями уже рассмотрены в данной статье в разделе «Получение солей».
4. Растворимые соли взаимодействуют с щелочами. Реакция возможна, только если образуется газ, осадок, вода или слабый электролит, поэтому с щелочами взаимодействуют, как правило, соли тяжелых металлов или соли аммония.
Растворимая соль + щелочь = соль2 + основание
Хлорид аммония взаимодействует с гидроксидом натрия:
Кислые соли взаимодействуют с щелочами с образованием средних солей.
Кислая соль + щелочь = средняя соль + вода
5. Растворимые соли взаимодействуют с солями. Реакция возможна, только если обе соли растворимые, и в результате реакции образуется осадок.
Растворимая соль1 + растворимая соль2 = соль3 + соль4
Растворимая соль + нерастворимая соль ≠
Некоторые кислые соли взаимодействуют с кислыми солями более слабых кислот. При этом более сильные кислоты вытесняют более слабые:
Кислая соль1 + кислая соль2 = соль3 + кислота
Некоторые кислые соли могут реагировать со своими средними солями.
6. C оли взаимодействуют с металлами. Более активные металлы (расположенные левее в ряду активности металлов) вытесняют из солей менее активные.
CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu
А вот серебро вытеснить медь не сможет:
CuSO4 + Ag ≠
Обратите внимание! Если реакция протекает в растворе, то добавляемый металл не должен реагировать с водой в растворе. Если мы добавляем в раствор соли щелочной или щелочноземельный металл, то этот металл будет реагировать преимущественно с водой, а с солью будет реагировать незначительно.
2H2O + 2Na = 2NaOH + H2
Образующийся гидроксид натрия, конечно, будет реагировать с хлоридом цинка:
ZnCl2 + 2NaOH = 2NaCl + Zn(OH)2
Но сам-то натрий с хлоридом цинка, таким образом, взаимодействовать напрямую не будет!
ZnCl2(р-р) + Na ≠
А вот в расплаве эта реакция при определенных условиях уже может протекать, так как в расплаве никакой воды нет.
ZnCl2(р-в) + 2Na = 2NaCl + Zn
И еще один нюанс. Чтобы получить расплав, соль необходимо нагреть. Но многие соли при нагревании разлагаются. И реагировать с металлом, естественно, при этом не могут. Таким образом, реагировать с металлами в расплаве могут только те соли, которые не разлагаются при нагревании. А разлагаются при нагревании почти все нитраты, нерастворимые карбонаты и некоторые другие соли.
Образующийся оксид меди, конечно, будет реагировать с железом:
CuO + Fe = FeO + Cu
Но сам-то нитрат меди, получается, с железом реагировать напрямую не будет!
При добавлении меди (Cu) в раствор соли менее активного металла – серебра (AgNO3) произойдет химическая реакция:
2AgNO3 + Cu = Cu(NO3)2 + 2Ag
При добавлении железа (Fe) в раствор соли меди (CuSO4) на железном гвозде появился розовый налет металлической меди:
CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu
При добавлении цинка в раствор нитрата свинца (II) на цинке образуется слой металлического свинца:
7. Некоторые соли при нагревании разлагаются .
Соли, в составе которых есть сильные окислители, разлагаются с окислительно-восстановительной реакцией. К таким солям относятся:
Некоторые соли разлагаются без изменения степени окисления элементов. К ним относятся:
Что такое соли в химии определение и примеры
Генетические ряды металла и неметалла завершает класс солей:
Соли — это сложные вещества, состоящие из атомов металлов и кислотных остатков. Сoли — это вещества немолекулярного строения. Химическая связь между катионами металлов и анионами кислотных остатков в солях ионная. Формулы солей составляют таким образом, чтобы суммарный заряд ионов металлов и соединенных с ними кислотных остатков был одинаков по величине и противоположен по знаку.
Соли — многочисленный класс соединений. Насколько это понятие применимо для органических соединений?
Лабораторный эксперимент.
Соберите прибор для получения газов и проверьте его герметичность. В пробирку налейте 3—4 мл соляной кислоты и опустите в неё 2—3 небольших кусочка мрамора. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустите в другую пробирку объёмом 20 мл с 5—6 мл известковой воды. Пропускайте через известковую воду полученный оксид углерода(IV). Что наблюдаете? Продолжайте пропускать углекислый газ до растворения осадка.
Полученную жёсткую воду разлейте в три пробирки.
К содержимому первой пробирки добавьте немного раствора мыла, закройте её пробкой и сильно встряхните. Что наблюдаете?
Вторую пробирку закрепите в пробиркодержателе и нагрейте до кипения. Прекратите нагревание и рассмотрите содержимое.
В третью пробирку добавьте раствор стиральной соды. Что наблюдаете?
При выполнении этого эксперимента были исследованы свойства солей двух типов: средних и кислых.
К первым относятся карбонат кальция СаСO3 (он составляет химическую основу мрамора), хлорид кальция СаСl2, карбонат натрия Na2CO3 (или стиральная сода) и стеарат натрия С17Н35СОONa (мыло).
Напомним, что мыла — это натриевые и калиевые соли жирных кислот: RCOONa — твёрдое мыло, RCOOK — жидкое мыло.
В эксперименте вы также использовали кислые соли — гидрокарбонат кальция Са(НСO3)2 и гидрокарбонат натрия NaHCO3. Запишем уравнения проделанных реакций.
1) Получение углекислого газа:
СаСO3 + 2НСl = СаСl2 + СO2↑ + Н2O
2) Взаимодействие углекислого газа с известковой водой с образованием нерастворимого карбоната кальция:
СO2 + Са(ОН)2 = СаСO3↓ + Н2O
3) Превращение нерастворимого карбоната в растворимый гидрокарбонат:
СаСO3 + СO2 + Н2O = Са(НСO3)2
4) Диссоциация растворимого гидрокарбоната кальция, обусловливающего жёсткость воды:
Са(НСO3)2 = Са 2+ + 2НСО3 –
Жёсткость воды и способы её устранения.
Вода называется жёсткой, если содержит катионы кальция, магния и железа. В жёсткой воде хуже мылится мыло, увеличивается расход стирального порошка, образуется накипь в системах отопления и горячего водоснабжения и т. д.
Умягчение жёсткой воды проводят разными способами:
Различают временную (устраняется кипячением) и постоянную (устраняется добавкой соды и другими способами) жёсткость воды.
Эксперимент показал различия в свойствах средних и кислых солей: карбонат кальция нерастворим, а гидрокарбонат — растворим. Переход гидрокарбоната кальция в карбонат наблюдается и в природе: рост сталактитов и сталагмитов в пещерах.
В повседневной жизни различия свойств кислых и средних солей мы наблюдаем при использовании стиральной, или технической, соды Na2CO3 (умягчает воду; применяется при стирке белья) и питьевой, или пищевой, соды NaHCO3 (применяется в хлебопечении, изготовлении шипучих напитков, для устранения изжоги).
Классификация солей.
Соли могут быть средними (нормальными), основными, кислыми, двойными и смешанными.
Кислая соль образуется в результате неполного замещения катионов водорода в кислоте на катионы металла.
Однако если в основании, содержащем две или более гидроксогруппы, заменить одну группу на кислотный остаток, получается соль. Такую соль относят к основным солям. Например, гидроксохлорид магния MgOHCl, гидроксобромид цинка ZnOHBr.
Основная соль образуется в результате неполного замещения анионов гидроксогруппы в основании на анионы кислотного остатка.
Самая известная основная соль — гидроксокарбонат меди(II) (СuOН)2СO3, или малахит.
Кислотные остатки солей образуют и амфотерные гидроксиды. Наиболее известная соль такого типа — знаменитая благородная шпинель, венчающая корону Российской империи. Химическую основу этого минерала составляет алюминат магния Mg(AlO2)2, или MgAl2O4.
Несолеобразующие или безразличные оксиды (не образуют солей) — СО, NO, N2O.
Названия солей.
Названия солей складываются из двух слов: латинского названия кислотного остатка и русского названия металла в родительном падеже. Формулы читают справа налево.
Название бинарной соли содержит суффикс «-ид»: ZnS — сульфид цинка, ВаСl2 — хлорид бария.
Названия кислородсодержащих солей чаще всего имеют в первом слове суффикс «-ат»: Mn(NO3)2 — нитрат марганца(II), Cr2(SO4)3 — сульфат хрома(III), K2SiO3 — силикат калия.
Общие химические свойства солей
Всё о соли кратко в одной таблице
Конспект урока по химии «Соли». В учебных целях использованы цитаты из пособия «Химия. 11 класс : учеб, для общеобразоват. организаций : базовый уровень / О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов, С. А. Сладков. — М. : Просвещение». Выберите дальнейшее действие:
Общие сведения
Все соли имеют сложный химический состав и в зависимости от него могут быть органическими или неорганическими. В теоретической химии существует несколько определений этой группы веществ:
Кроме металлов, к кислотным остаткам могут присоединяться ионы аммония (NH4)+, гидроксония (Н3О)+, фосфония (РН4)+ и некоторые другие. С физической точки зрения чаще всего соли — это твердые кристаллические вещества. Встречаются вещества разной окраски. Прозрачные единичные кристаллы в большом количестве имеют белый цвет, например, поваренная соль NaCl.
Их строение представляет собой кристаллическую решетку, в узлах которой находятся анионы, а катионы занимают пространство между узлами. Другое распространенное строение — анионные фрагменты из кислотных остатков, соединенные в бесконечную цепочку, в трехмерных полостях которых находятся катионы. Такую структуру имеют силикаты, что отражается и на их свойствах: высокая температура плавления и неспособность проводить электрический ток.
Кроме ионных, в молекулах солей встречаются и молекулярные ковалентные связи, и промежуточные между ковалентными и ионными. В особую группу солей выделяются так называемые ионные жидкости, температура плавления которых ниже 100 °C, отличающиеся повышенной вязкостью.
Для изучения химических и физических свойств этой группы соединений важным критерием служит их растворимость в воде: полностью, частично или нерастворимые.
Классификация и номенклатура
Основные классы этой группы веществ были описаны французским химиком и аптекарем Г. Руэлем еще в 1754 году, а по мере развития химии к ним добавились новые. Главный принцип классификации солей основан на том, что при взаимодействии металла и кислоты в ней происходит частичное или полное замещение атомов водорода.
Общие характеристики
Формулы солей всегда образуются одним или несколькими металлами, кислотными остатками и гидроксильными группами. В зависимости от этого все солевые соединения делят на такие классы:
Средними считаются те, у которых все атомы водорода образующей кислоты заменены атомами металла. К такому типу соединений относятся и те, в которых водород замещается одновалентной группой аммония NH4. Согласно принятой номенклатуре, названия этих веществ образуются из латинского названия кислотного остатка и русского названия металла. Кислородосодержащие остатки оканчиваются на «ат», бескислородные — на «ид». Например:
Если одному химическому элементу соответствует не одна кислота, то может использоваться и окончание «ит». Это относится к таким кислотам, как серная H2SO4 (сульфаты) и сернистая H2SO3 (сульфиты).
Кислые вещества образуются только от двух- или полиосновных кислот: серной, фосфорной, угольной. Они относятся к неустойчивым соединениям и при нагревании происходит их разложение на составляющие элементы. В названии таких веществ всегда используют приставку «гидро», а если незамещенных атомов водорода осталось два — приставку «ди»:
Образование основных солей происходит при частичном замещении гидроксильных групп кислотными остатками, причем валентность основного остатка всегда будет равна числу замещенных гидроксильных групп. Номенклатура названий таких химических соединений образуется в зависимости от количества гидроксогрупп приставками «гидроксо» и «дигидроксо»:
В двойных солях атомы водорода замещаются двумя разными металлами, соответственно и образовываться могут только от двух и более основных кислот: MgK (SO4)2, NaKCO3, KAl (SO4)2.
Комплексные соединения и кристаллогидраты
Этот класс химических соединений отличается большим разнообразием. В изучении комплексных солей (КС) большую роль сыграли швейцарский ученый А. Вернер и русский химик немецкого происхождения В. Освальд. КС состоят из комплексных частиц. Центральный элемент в комплексе называется комплексообразователем, а связанные с ним элементы — лигандами. Их число — это координационное число соединения. Лигандами могут быть как нейтральные молекулы, так и разнообразные ионы и катион водорода H+.
КС так и классифицируются на нейтральные, анионные и катионные. Разными лигандами образуются такие группы химических веществ:
Кристаллы, образующиеся в водном растворе при выпадении в осадок солей, называются кристаллогидратами. При этом между молекулами воды и солевыми ионами формируются прочные связи, образующие кристаллическую решетку. Химические формулы кристаллогидратов записывают в виде количественного соотношения соли и воды, разделенных точкой — Na2SO4⋅10H2O. В номенклатуре для обозначения количества воды употребляются греческие числа — ди, три, тетра, гекса и так далее, с которых и начинается название. Число выступает приставкой к слову «гидро», а затем следует стандартное название соли: CaSO4⋅2H2O — дигидрат сульфата кальция.
Исторические наименования
Названия химических веществ соответствуют международной системе правил, позволяющей давать им названия, по которым можно правильно составить их формулу. Многие соединения солевой группы давно и хорошо известны, и в процессе их использования химики много лет назад уже как-то называли их. Традиционные или тривиальные названия полезно знать любому человеку. Их список приведен в таблице:
| Соль | Номенклатурное название | Тривиальное название |
| CuSO4⋅5H2O | Пентагидрат сульфата меди | Медный купорос |
| CaCO3 | Карбонат кальция | Известняк |
| AgNO3 | Нитрат серебра | Ляпис |
| NaHCO3 | Гидрокарбонат натрия | Питьевая сода |
| K2СO3 | Карбонат калия | Поташ |
| HgCl2 | Хлорид ртути | Сулема |
| Na2SiO3 | Силикат натрия | Жидкое стекло |
Это далеко не полный перечь общеизвестных наименований. Какой-либо системе они не подчиняются, и тем, кто изучает химию, их надо просто запомнить.
Химические свойства
Соли как химические соединения проявляют разные свойства в зависимости от их структурного состава. В водных растворах могут диссоциировать на анион металла и катион кислотного остатка. Степень диссоциации зависит от того, какую способность растворяться имеют разные виды солей: растворимые диссоциируют полностью, нерастворимые — частично или не диссоциируют. Ход такой реакции зависит от вида соли: средние, двойные и комплексные распадаются на ионы одномоментно, а кислые и основные — ступенчато. Примеры:
Некоторые соли под действием температуры могут разлагаться. Например, при нагревании из карбоната кальция СаСO3 получается оксид кальция СаO и кислотный оксид СО2. Солевые вещества, образованные от бескислородных кислот, разлагаются на простые элементы: хлорид серебра AgCl распадается на серебро Ag с выделением хлора Cl. Если солеобразующим соединением выступает кислота с сильными окислительными свойствами, то разложения до простых элементов не происходит: 2КNO3 → 2КNO2 + O2.
Взаимодействие с оксидами и кислотами
Соли реагируют путем сплавления с кислотными или амфотерными оксидами. При этом образуется новое солевое соединение, а оксиды замещаются менее летучими. С основными оксидами такая реакция не происходит. Например, карбонат калия K2CO3 сплавляется с оксидом кремния (IV) SiO2 с образованием силиката калия KSiO3 и выделением углекислого газа CO2: K2CO3 + SiO2 → KSiO3 + CO2↑. K2CO3 может взаимодействовать и с оксидом алюминия, при этом получается алюминат калия KAlO2 и углекислый газ CO2: K2CO3 + Al2O3 → 2KAlO2 + CO2↑.
Взаимодействие с кислотами может происходить только в том случае, если в реакцию вступает кислота и соль, образованная более слабой кислотой. Показателем возможного совместного реагирования солей с кислотами могут быть предполагаемые:
Например, нерастворимое соединение угольной кислоты карбонат магния MgCO3 вступает в реакцию с сильной серной кислотой: MgCO3 + H2SO4 → MgSO4 + 2H2O + CO2. Растворимый силикат калия как производное кремниевой кислоты может взаимодействовать с соляной кислотой, потому что в ходе реакции ожидается получение нерастворимой кремниевой кислоты: K2SiO3 + 2HCl → H2SiO3↓ + 2KCl.
Реакции с основаниями и другими солями
Со щелочами взаимодействуют в основном только соли аммония и тяжелых металлов, если при этом они относятся к растворимым. В результате получают новое солевое вещество и новое основание. Например, в реакцию с гидроксидом калия KOH вступает сульфат меди (II) CuSO4, в результате чего образуется сульфат калия K2SO4, а гидроксид меди Cu (OH) выпадает в осадок: 2KOH + CuSO4 → K2SO4 + Cu (OH)2.
Взаимодействие хлорида аммония с гидроксидом натрия описывается таким уравнением (NH4)2SO4 + 2KOH → 2H2O + K2SO4 + 2NH3↑. Если воздействовать основанием на кислую соль, то в результате получится средняя соль и вода. Например, гидрокарбонат натрия NaHCO3 взаимодействует с гидроксидом натрия NaOH: NaHCO3 + NaOH → Na3CO3 + H2O.
Реакции между солями возможны только в случае хорошей растворимости обоих веществ, при этом образуются две новые соли. С нерастворимым соединением взаимодействие не случается. Некоторые вещества, относящиеся к кислым, реагируют со слабокислыми солями и со своими средними соединениями.
Получение и применение
Многие соединения солей всех видов встречаются в виде залежей минеральных пород и рассолов. Например: известняк, разные виды селитры, поваренная и калийная соли, сильвин, карналлит, натрон, мирабилит и многие другие. Условно все способы получения солевых веществ разделяют на физическую переработку сырья (выпаривание, кристаллизация, флотация и тому подобное) и извлечение их из полупродуктов, отходов других производств и минералов химическими способами, основанными на свойствах солей.
Больше всего химическая промышленность выпускает солей для сельского хозяйства, причем они используются как в качестве удобрений для хорошего роста растений и повышения урожайности, так и для их защиты от сорняков и вредителей. Минеральные соли используют и как сырье для производства самых разнообразных химических веществ, применяемых в таких отраслях:
В качестве присадок и плавней соли применяются в металлургии для обогащения руд и при выплавке металлов. Производство цемента, одного из самых важных для строительной промышленности компонента, невозможно без известняка. Соли хрома используются при изготовлении огнеупорных материалов. Весь спектр разновидностей солей применяется и в фармацевтической промышленности.
