Солі - Хімія
Визначення та класифікація
СОЛІ - це електроліти, при дисоціації яких утворюються катіони (позитивно заряджені іони) металів та аніони, негативно заряджені іони кислотних залишків:
Na2SO4 2Na+ = SO42-
KH2PO4 K+ + H2PO4-
Електроліти - рідкі або тверді речовини, в яких є іони, здатні переміщатися і проводити електричний струм.
Дисоціація - повний чи частковий розпад молекул розчиненої речовини на іони внаслідок взаємодії з розчинником.
Катіони – позитивно заряджені іони.
Аніони – негативно заряджені іони.
Будь-яку сіль можна як продукт взаємодії основи і кислоти, тобто. реакції нейтралізації
Продуктами повного заміщення атомів води на атоми металів є середні солі, наприклад. Na2SO4.Дісоціацію середньої солі можна записати так: Na2SO4 2Na+ = SO42-
Якщо кислота або кислотний оксид взяті в надлишку, то при упарюванні будуть випадати кристали кислої солі: KOH + H2SO4 = KHSO4 + H2O H+ + SO42-. Кислі солі утворюються багатоосновними кислотами. Одноосновні кислоти кислих солей не утворюють.
Основні солі можна представити як продукт неповного заміщення гідроксогруп основи на кислотні залишки: Mg(OH)2 + HCl = MgOHCl + H2O Дисоціацію основної солі можна виразити рівнянням: MgOHCl MgOH+ + Cl- Катіон основної солі незначною мірою піддається подальшій дисоціації: MgOH+ Mg OH-Основні солі утворюються багатокислотними основами. Однокислотні основи основних солей не утворюють. Існують також подвійні та комплексні солі.
Солі утворюютьсяв результаті реакцій:
1). Підстави з кислотою (реакція нейтралізації):
3KOH + H3PO4 = K3PO4 + 3H2O
2KOH + H3PO4 = K2HPO4 +2H2O
KOH + H3PO4 = KH2PO4 + H2O
Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + 2H2O
Mg(OH)2 + HCl = MgOHCl + H2O
2). Кислоти з основним або амфотерним оксидами:
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
3). Кислоти із сіллю:
MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + H2O + CO2↑
4). розчинів двох солей
3CaCl2 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2↓ + 6NaCl
5). Луги з кислотним оксидом
6KOH + P2O5 = 2K3PO4 +3H2O
4KOH + P2O5 = 2K2HPO4 + H2O
H2O + 2KOH + P2O5 = 2KH2PO4
6). Луги із сіллю:
Ba(OH)2 + Na2SO4 = 2NaOH + BaSO4↓
7). Основного оксиду з кислотним оксидом:
MgO + SO3 = MgSO4
CaO + SiO2 = CaSiO3
8). Металу з неметалом:
2Na + Cl2 = 2NaCl
9). Металу з кислотою:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
10). Метали із сіллю менш активного металу:
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
Існують інші способи отримання солей.
Хімічні властивості солей
1). Більш активний метал витісняє із солі менш активний (крім металів до магнію):
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
2). Розчинні солі реагують із лугами, якщо виділяється осад або газ:
FeCl2 + 2NaOH = 2NaCl + Fe(OH)2↓
Ba(HCO3)2 + Ba(OH)2 = 2BaCO3↓ + 2H2O
3). Дві розчинні солі реагують між собою, якщо виділяється осад:
CaCl2 + Na2SiO3 = CaSiO3↓ + 2NaCl
4). Більш сильна і менш летюча кислота витісняє із солі слабшу і летючу, якщо виділяється осад або газ:
AgNO3 + HCl = AgCl↓ + HNO3
Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O + CO2↑
5). Багато солі стійкі під час нагрівання. Однаксолі амонію, деякі солі малоактивних металів та слабких кислот при нагріванні розкладаються:
CaCO3 = CaO + CO2↑
NH4Cl = NH3↑ + HCl
Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2↑+ H2O
(CuOH)2CO3 = 2CuO + CO2↑ + H2O
Досвід показує, що розчини солей можуть мати нейтральну, кислу чи лужну реакцію середовища. Пояснення цього факту слід шукати у взаємодії солей із водою.
Взаємодія іонів солі з водою, що веде до утворення слабкого електроліту, називається гідролізом солі.
Будь-яку сіль можна розглядати як продукт взаємодії кислоти та основи.
Сильні: 1. Луги
2. Кислоти: HCL, HBr, HJ, HNO3, H2SO4
Електроліти
Слабкі: 1. Нерозчинні основи та NH4OH
2. Кислоти: HF, H2CO3, H2SO3, H2SiO3, H3PO4, H2S.
Так, хлорид натрію NaCl утворений сильною основою NaOH і сильною кислотою HCl, хлорид амонію NH4Cl - слабкою основою NH4OH і сильною кислотою HCl, K2CO3 -сильною основою KOH і слабкою кислотою H2CO3, Al2S3 - слабкою основою Al(OH)3 і слабкою кислотою H2S.
Таким чином, існує чотири варіанти гідролізу солей.
1). Солі утворені сильною основою та сильною кислотою (наприклад Na2SO4, KBr, BaCl2):
Na2SO4 2Na+ = SO42-
Гідроліз не йде, середовище залишається нейтральним.
2). Солі, утворені сильною основою та слабкою кислотою (наприклад, Na2CO3, Ca3(PO4)2, K2S): реакція розчину солі лужна, в результаті реакції гідролізу утворюється слабкий електроліт - кислота.
KSiO3 2K+ + SiO32-
I. SiO32- + HOH HSiO3- + OH- - коротке іонне рівняння
SiO32- + HOH + 2K+ HSiO3- + OH-+ 2K+ - повне іонне рівняння
K2SiO3 + H2O KHSiO3 + KOH - молекулярне рівняння
ІІ. HSiO3- + HOH H2SiO3 + OH-
HSiO3- + HOH + K+ H2SiO3 + OH- + K+
KHSiO3 + H2O H2SiO3 + KOH
Гідроліз йде не до кінця, середовище лужне. Гідроліз практично обмежується першим ступенем, тому що іони HSiO3-дисоціюють набагато важче, ніж молекули H2SiO3; тим більше, що утворення молекул H2SiO3 у лужному середовищі мало ймовірне.
3). Солі, утворені слабкою основою та сильною кислотою (наприклад, FeSO4, CuCl2, AlCl3):
I. Fe3+ + HOH FeOH2+ + H+
Fe3+ + HOH + 3Cl- FeOH2+ + H+ + 3Cl-
FeCl3 + H2O FeOHCl2 + HCl
ІІ. FeOH2+ + HOH Fe(OH)2+ + H+
FeOH2+ + HOH + 2Cl- Fe(OH)2+ + H+ + 3Cl-
FeOHCl2 + H2O Fe(OH)2Cl + HCl
ІІІ. Fe(OH)2 + + HOH Fe(OH)3↓ + H+
Fe(OH)2 + + HOH + Cl- Fe(OH)3↓ + H+ + 3Cl-
Fe(OH)2Cl + H2O Fe(OH)3↓ + HCl
Гідроліз йде не до кінця, середовище кисле. У звичайних умовах гідроліз практично обмежується першою стадією, тому що в кислому середовищі утворення осаду Fe(OH)3 малоймовірне.
4). Солі, утворені слабкою основою та слабкою кислотою (наприклад, Al2S3, Cr2S3, CH3 COONH4):
а). Розчинні солі:
CH3COONH4 + H2O CH3COOH + NH4OH
CH3COO- + NH4+H2O CH3COOH + NH4OH
Реакція середовища в цьому випадку залежить від порівняльної сили основи та кислоти. Іншими словами, водні розчини таких солей можуть мати нейтральну, кислу або лужну реакцію середовища. Все залежить від констант дисоціації кислот і основ, що утворюються. Якщо константа дисоціації основи константи дисоціації кислоти, то середовище лужне
У разі гідролізу CH3COONH4:
K дис. (NH4OH) = 6,3 • 10-5 > K дис.(CH3COOH) = 1,8 • 10-5, отже реакція середовища буде слаболужною.
б). Нестійкі і солі, що розкладаються водою:
Al2S3 + 6H2O 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑
Продукти гідролізу йдуть зі сфери реакції, гідроліз необоротний:
2AlCl3 + 3NaCl + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑ + 6NaCl
Тому сульфід алюмінію не може існувати у вигляді водних розчинів, може бути отриманий тільки "сухим способом", наприклад, 2Al + 3S == Al2S3