Что такое соли?

Соли – это такие сложные вещества, которые состоят из атомов металла и кислотных остатков. В некоторых случаях соли в своем составе могут содержать водород.

Если мы внимательно подойдем к рассмотрению этого определения, то заметим, что по своему составу соли чем-то похожи на кислоты, только с той разницей, что кислоты состоят из атомов водорода, а соли содержат ионы металла. Из этого следует, что соли являются продуктами замещения атомов водорода в кислоте на ионы металла. Так, к примеру, если взять известную каждому поваренную соль NaCl, то ее можно рассматривать как продукт замещения водорода в соляной кислоте НС1 на ион натрия.

Но бывают и исключения. Взять, например, соли аммония, в них кислотные остатки с частицей NH4+, а не с атомами металла.

Типы солей

А теперь давайте более подробно рассмотрим классификацию солей.

Классификация:

К кислым солям относятся такие, в которых атомы водорода в кислоте частично заменены атомами металла. Их можно получить с помощью нейтрализации основания избытком кислоты.
К средним солям или как их еще нормальным, относятся такие соли, у которых в молекулах кислоты все атомы водорода замещены на атомы металла, например, таких, как Na2CO3, KNO3 и т.д.
К основным солям относятся те, где у которых происходить неполное или частичное замещение гидроксильных групп оснований кислотными остатками, такими, как: Аl(OH)SO4 , Zn(OH)Cl и т.д.
В составе двойных солей находится два различных катиона, которые получаются с помощью кристаллизации из смешанного раствора солей с разными катионами, но одинаковыми анионами.
Но, а к смешанным солям относятся такие, в составе которых находятся два различных аниона. Также существуют комплексные соли, в состав которых входит комплексный катион или комплексный анион.

Физические свойства солей

Мы уже с вами знаем, что соли являются твердыми веществами, но следует знать, им свойственна различная растворимость в воде.

Если рассматривать соли с точки зрения растворимости в воде, то их можно поделить на такие группы, как:

Растворимые (Р),
- нерастворимые (Н)
- малорастворимые (М).

Номенклатура солей

Чтобы определить степень растворимости солей, можно обратиться к таблице растворимости кислот, оснований и солей в воде.

Как правило, все названия солее состоят из названий аниона, который представлен в именительном падеже и катиона, который стоит в родительном падеже.

Например: Na2SO4 - сульфат (И.п.) натрия (Р.п.).

Кроме того, для металлов в скобках указывают переменную степень окисления.

Возьмем для примера:

FeSO4 - сульфат железа (II).

Также следует знать, что существует международная номенклатура названия солей каждой кислоты, зависящая от латинского названия элемента. Так, например, соли серной кислоты, называются сульфатами. К примеру, СаSO4 – носит название сульфата кальция. А вот хлоридами называют соли соляной кислоты. Например, всем нам знакомая, NaCl называется хлоридом натрия.

Если же соли двухосновных кислот, то к их названию прибавляют частицу «би» или «гидро».

Например: Mg(HCl3)2 – будет звучать, как бикарбонат или гидрокарбонат магния.

Если в трехосновной кислоте один из атомов водорода заменить на металл, то следует еще добавить приставку «дигидро» и мы получим:

NaH2PO4 – дигидрофосфат натрия.

Химические свойства солей

А сейчас перейдем к рассмотрению химических свойств солей. Дело в том, что они определяются свойствами катионов и анионов, которые входят в их состав.

Значение соли для человеческого организма

В обществе давно идут дискуссии о вреде и пользе соли, которую она оказывает на организм человека. Но какой бы точки зрения не придерживались оппоненты, следует знать, что поваренная соль это минеральное природное вещество, которое жизненно необходимо для нашего организма.

Также следует знать, что при хронической нехватке в организме хлорида натрия, можно получить летальный исход. Ведь, если вспомнить уроки биологии, то нам известно, что тело человека на семьдесят процентов состоит из воды. А благодаря соли происходят процессы регулирования и поддержки водного баланса в нашем организме. Поэтому исключать употребление соли ни в коем случае нельзя. Конечно же, безмерное употребление соли так же ни к чему хорошему не приведет. И тут напрашивается вывод, что все должно быть в меру, так как ее недостаток, также как и избыток могут привести к нарушению баланса в нашем рационе.

Применение солей

Соли нашли свое применение, как в производственных целях, так и в нашей повседневной жизни. А сейчас давайте рассмотрим более детально и узнаем, где и какие соли чаще всего применяются.

Соли соляной кислоты

Из этого вида солей чаще всего используют хлорид натрия и хлорид калия. Поваренную соль, которую мы с вами употребляем в пищу добывают из морской, озерной воды, а также на соляных шахтах. И если хлорид натрия мы употребляем в пищу, то в промышленности его используют для получения хлора и соды. А вот хлорид калия незаменим в сельском хозяйстве. Его применяют, как калийное удобрение.

Соли серной кислоты

Что же касается солей серной кислоты, то они нашли широкое применение в медицине и строительстве. С ее помощью изготавливают гипс.

Соли азотной кислоты

Соли азотной кислоты, или как их еще называют нитраты, применяются в сельском хозяйстве в качестве удобрений. Самыми значимыми среди этих солей является нитрат натрия, нитрат калия, нитрат кальция и нитрат аммония. Их еще называют селитрами.

Ортофосфаты

Среди ортофосфатов, одним из наиболее важных, является ортофосфат кальция. Эта соль входит в основу таких минералов, как фосфориты и апатиты, которые необходимы при изготовлении фосфорных удобрений.

Соли угольной кислоты

Соли угольной кислоты или карбонат кальция можно встретит в природе, в виде мела, известняка и мрамора. Его используют для изготовления извести. А вот карбонат калия применяется, как составляющая сырья при производстве стекла и мыла.

Конечно, о соли вы знаете много интересного, но есть и такие факты, о которых вы вряд ли догадывались.

Вам, наверное, известен тот факт, что на Руси гостей было принято встречать с хлебом и солью, но злили вы, что за соль даже платили налог.

Известно ли вам, что были такие времена, когда соль ценилась больше золота. В древние времена римским воинам даже жалование платили солью. А самым дорогим и важным гостям в знак уважения преподносили горсть соли.

А знаете ли вы, что такое понятие, как «заработная плата» произошло от английского слова salary.

Оказывается, что поваренную соль можно применять в медицинских целях, так как она является отличным антисептиком и обладает ранозаживляющим и бактерицидным свойством. Ведь, наверное, каждый из вас наблюдал, будучи на море, что ранки на коже и мозоли в соленой морской воде заживают намного быстрее.

А знаете, почему зимой в гололед принято посыпать дорожки солью. Оказывается, если на лед насыпать соли, то лед превращается в воду, так как температура ее кристаллизации снизится на 1-3 градуса.

А известно ли вам, сколько соли человек употребляет в течение года. Оказывается, что за год мы с вами съедаем около восьми килограммов соли.

Оказывается, что людям, живущим в жарких странах, нужно употреблять соли в четыре раза больше, чем тем, кто живет в холодных климатических зонах, потому что во время жары выделяется большое количество пота, а с ним и выводятся соли с организма.

Соли можно также рассматривать как продукты полного или частичного замещения ионов водорода в молекулах кислот ионами металлов (или сложными положительными ионами, например, ионом аммония NH) или как продукт полного или частичного замещения гидроксогрупп в молекулах основных гидроксидов кислотными остатками. При полном замещении получаются средние (нормальные) соли . При неполном замещении ионов Н + в молекулах кислот получаются кислые соли , при неполном замещении групп ОН - в молекулах основания – основные соли. Примеры образования солей:

H 3 PO 4 + 3NaOH
Na 3 PO 4 + 3H 2 O

Na 3 PO 4 (фосфат натрия) – средняя (нормальная соль);

H 3 PO 4 + NaOH
NaН 2 PO 4 + H 2 O

NaН 2 PO 4 (дигидрофосфат натрия) – кислая соль;

Mq(OH) 2 + HCl
MqOHCl + H 2 O

MqOHCl (гидроксихлорид магния) – основная соль.

Соли, образованные двумя металлами и одной кислотой, называются двойными солями . Например, сульфат калия-алюминия (алюмокалиевые квасцы) KAl(SO 4) 2 *12H 2 O.

Соли, образованные одним металлом и двумя кислотами, называются смешанными солями . Например, хлорид-гипохлорид кальция CaCl(ClO) или СaOCl 2 – кальциевая соль соляной HCl и хлорноватистой HClO кислот.

Двойные и смешанные соли при растворении в воде диссоциируют на все ионы, составляющие их молекулы.

Например, KAl(SO 4) 2
К + + Al 3+ + 2SO;

CaCl(ClO)
Ca 2+ + Cl - + ClO - .

Комплексные соли – это сложные вещества, в которых можно выделить центральный атом (комплексообразователь) и связанные с ним молекулы и ионы - лиганды . Центральный атом и лиганды образуют комплекс (внутреннюю сферу) , который при записи формулы комплексного соединения заключают в квадратные скобки. Число лигандов во внутренней сфере называется координационным числом. Молекулы и ионы, окружающие комплекс, образуют внешнюю сферу .

Центральный атом Лиганд

К 3

Координационное число

Название солей образуется из названия аниона, за которым следует название катиона.

Для солей бескислородных кислот к названию неметалла добавляется суффикс –ид, например, NaCl хлорид натрия, FeS сульфид железа (II).

При наименовании солей кислородсодержащих кислот к латинскому корню названия элемента добавляется окончание -ат для высших степеней окисления, -ит для более низких (для некоторых кислот используется приставка гипо- для низких степеней окисления неметалла; для солей хлорной и марганцовой кислот используется приставка пер- ). Например, СаСО 3 – карбонат кальция, Fe 2 (SO 4) 3 –сульфат железа (III), FeSO 3 – сульфит железа (II), КОСl – гипохлорит калия, КСlО 2 – хлорит калия, КСlО 3 – хлорат калия, КСlО 4 – перхлорат калия, КМnO 4 - перманганат калия, К 2 Сr 2 O 7 – дихромат калия.

В названиях комплексных ионов сначала указывают лиганды. Название комплексного иона завершается названием металла с указанием соответствующей степени окисления (римскими цифрами в скобках). В названиях комплексных катионов используются русские названия металлов, например, [ Cu(NH 3) 4 ]Cl 2 - хлорид тетрааммин меди (II). В названиях комплексных анионов используются латинские названия металлов с суффиксом–ат, например, К – тетрагидроксоалюминат калия.

Химические свойства солей

Смотрите свойства оснований.

Смотрите свойства кислот.

SiO 2 + CaCO 3
CaSiO 3 + CO 2 .

Амфотерные оксиды (они все нелетучие) вытесняют при сплавлении летучие оксиды из их солей

Al 2 O 3 + K 2 CO 3
2KAlO 2 + CO 2 .

5. Соль 1 + соль 2
соль 3 +соль 4 .

Реакция обмена между солями протекает в растворе (обе соли должны быть растворимы) только в том случае, если хотя бы один из продуктов – осадок

AqNO 3 + NaCl
AqCl+ NaNO 3 .

6. Соль менее активного металла +Металл более активный
Металл менее активный + соль.

Исключения – щелочные и щелочно-земельные металлы в растворе в первую очередь взаимодействуют с водой

Fe + CuCl 2
FeCl 2 +Cu.

7. Соль
продукты термического разложения.

I) Соли азотной кислоты. Продукты термического разложения нитратов зависят от положения металла в ряду напряжений металлов:

а) если металл левее Mq (исключая Li): MeNO 3
MeNO 2 + O 2 ;

б) если металл от Mq до Сu, а также Li: MeNO 3
MeО + NO 2 + O 2 ;

в) если металл правее Cu: MeNO 3
Me + NO 2 + O 2 .

II) Соли угольной кислоты. Почти все карбонаты разлагаются до соответствующего металла и СО 2 . Карбонаты щелочных и щелочно-земельных металлов кроме Li не разлагаются при нагревании. Карбонаты серебра и ртути разлагаются до свободного металла

МеСО 3
МеО + СО 2 ;

2Aq 2 CO 3
4Aq + 2CO 2 + O 2 .

Все гидрокарбонаты разлагаются до соответствующего карбоната.

Me(HCO 3) 2
MeCO 3 + CO 2 +H 2 O.

III) Соли аммония. Многие соли аммония при прокаливании разлагаются с выделением NH 3 и соответствующей кислоты или продуктов ее разложения. Некоторые соли аммония, содержащие анионы-окислители, разлагаются с выделением N 2 , NO, NO 2

NH 4 Cl
NH 3 +HCl;

NH 4 NO 2
N 2 +2H 2 O;

(NH 4) 2 Cr 2 O 7
N 2 + Cr 2 O 7 + 4H 2 O.

В табл. 1 приведены названия кислот и их средних солей.

Названия важнейших кислот и их средних солей

	Название
	Метаалюминиевая	Метаалюминат
	Мышьяковая
	Мышьяковистая
	Метаборная	Метаборат
	Ортоборная	Ортоборат
	Четырехборная	Тетраборат
	Бромоводородная
	Муравьиная
	Уксусная
	Циановодородная (синильная кислота)
	Угольная	Карбонат

Окончание табл. 1

	Название
	Щавелевая
	Хлороводородная (соляная кислота)
	Хлорноватистая	Гипохлорит
	Хлористая
	Хлорноватая
		Перхлорат
	Метахромистая	Метахромит
	Хромовая
	Двухромовая	Дихромат
	Иодоводородная
		Периодат
	Маргонцовая	Перманганат
	Азидоводород (азотистоводородная)
	Азотистая
	Метафосфорная	Метафосфат
	Ортофосфорная	Ортофосфат
	Двуфосфорная	Дифосфат
	Фтороводородная (плавиковая кислота)
	Сероводородная
	Родановодородная
	Сернистая
	Двусерная	Дисульфат
	Пероксодвусерная	Пероксодисульфат
	Кремниевая

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача 1. Напишите формулы следующих соединений: карбонат кальция, карбид кальция, гидрофосфат магния, гидросульфид натрия, нитрат железа (III), нитрид лития, гидроксикарбонат меди (II), дихромат аммония, бромид бария, гексацианоферрат (II) калия, тетрагидроксоалюминат натрия.

Решение. Карбонат кальция – СаСО 3 , карбид кальция – СаС 2 , гидрофосфат магния – MqHPO 4 , гидросульфид натрия – NaHS, нитрат железа (III) – Fe(NO 3) 3 , нитрид лития – Li 3 N, гидроксикарбонат меди (II) – 2 CO 3, дихромат аммония – (NH 4) 2 Cr 2 O 7 , бромид бария – BaBr 2 , гексацианоферрат (II) калия – K 4 , тетрагидроксоалюминат натрия – Na.

Задача 2. Приведите примеры образования соли: а) из двух простых веществ; б) из двух сложных веществ; в) из простого и сложного веществ.

Решение.

а) железо при нагревании с серой образует сульфид железа (II):

Fe + S
FeS;

б) соли вступают друг с другом в обменные реакции в водном растворе, если один из продуктов выпадает в осадок:

AqNO 3 + NaCl
AqCl+NaNO 3 ;

в) соли образуются при растворении металлов в кислотах:

Zn + H 2 SO 4
ZnSO 4 +H 2 .

Задача 3. При разложении карбоната магния выделился оксид углерода (IV), который пропустили через известковую воду (взята в избытке). При этом образовался осадок массой 2,5г. Рассчитайте массу карбоната магния, взятого для реакции.

Решение.

Составляем уравнения соответствующих реакций:

MqCO 3
MqO +CO 2 ;

CO 2 + Ca(OH) 2
CaCO 3 +H 2 O.

2. Рассчитываем молярные массы карбоната кальция и карбоната магния, используя периодическую систему химических элементов:

М(СаСО 3) = 40+12+16*3 = 100г/моль;

М(МqСО 3) = 24+12+16*3 = 84 г/моль.

3. Вычисляем количество вещества карбоната кальция (вещества, выпавшего в осадок):

n(CaCO 3)=
.

Из уравнений реакций следует, что

n(MqCO 3)=n(CaCO 3)=0,025 моль.

Рассчитываем массу карбоната кальция, взятого для реакции:

m(MqCO 3)=n(MqCO 3)*M(MqCO 3)= 0,025моль*84г/моль=2,1г.

Ответ: m(MqCO 3)=2,1г.

Задача 4. Напишите уравнения реакций, позволяющих осуществить следующие превращения:

Mq
MqSO 4
Mq(NO 3) 2
MqO
(CH 3 COO) 2 Mq.

Решение.

Магний растворяется в разбавленной серной кислоте:

Mq + H 2 SO 4
MqSO 4 +H 2 .

Сульфат магния вступает в обменную реакцию в водном растворе с нитратом бария:

MqSO 4 + Ba(NO 3) 2
BaSO 4 +Mq(NO 3) 2 .

При сильном прокаливании нитрат магния разлагается:

2Mq(NO 3) 2
2MqO+ 4NO 2 + O 2 .

4. Оксид магния - основной оксид. Он растворяется в уксусной кислоте

MqO + 2СН 3 СООН
(СН 3 СОО) 2 Mq + H 2 O.

Глинка, Н.Л. Общая химия. / Н.Л. Глинка.– М.: Интеграл-пресс, 2002.

Глинка, Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. / Н.Л. Глинка. - М.: Интеграл-пресс, 2003.

Габриелян, О.С. Химия. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений. / О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова. - М.: Дрофа, 2002.

Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия. / Н.С. Ахметов. – 4-е изд. - М.: Высшая школа, 2002.

Химия. Классификация, номенклатура и реакционные возможности неорганических веществ: методические указания к выполнению практической и самостоятельной работ для студентов всех форм обучения и всех специальностей

Известно большое число реакций, приводящих к образованию солей. Приведем наиболее важные из них.

1. Взаимодействие кислот с основаниями (реакция нейтрализации):

N аОН + Н NO 3 = N а NO 3 + Н 2 О

Al (OH ) 3 + 3НС1 = AlCl 3 + 3Н 2 О

2. Взаимодействие металлов с кислотами:

F е + 2 HCl = FeCl 2 + Н 2 

Zn + Н 2 S О 4 разб. = ZnSO 4 + Н 2 

3. Взаимодействие кислот с основными и амфотерными оксидами:

С uO + Н 2 SO 4 = С uSO 4 + Н 2 О

ZnO + 2 HCl = Zn С l 2 + Н 2 О

4. Взаимодействие кислот с солями:

FeCl 2 + H 2 S = FeS  + 2 HCl

AgNO 3 + HCI = AgCl  + HNO 3

Ba(NO 3 ) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4  + 2HNO 3

5. Взаимодействие растворов двух различных солей:

BaCl 2 + Na 2 SO 4 = Ва SO 4  + 2N аС l

Pb(NO 3 ) 2 + 2NaCl = Р b С 1 2  + 2NaNO 3

6. Взаимодействие оснований с кислотными оксидами (щелочей с амфотерными оксидами):

Са(ОН) 2 + СО 2 = СаСО 3  + Н 2 О,

2 N аОН (тв.) + ZnO Na 2 ZnO 2 + Н 2 О

7. Взаимодействие основных оксидов с кислотными:

Са O + SiO 2 Са SiO 3

Na 2 O + SO 3 = Na 2 SO 4

8. Взаимодействие металлов с неметаллами:

2К + С1 2 = 2КС1

F е + S F е S

9. Взаимодействие металлов с солями.

Cu + Hg(NO 3 ) 2 = Hg + Cu(NO 3 ) 2

Pb(NO 3 ) 2 + Zn = Р b + Zn(NO 3 ) 2

10. Взаимодействие растворов щелочей с растворами солей

CuCl 2 + 2NaOH = Cu(OH) 2 ↓+ 2NaCl

NaHCO 3 + NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O

1. Применение солей.

Ряд солей являются соединениями необходимыми в значительных количествах для обеспечения жизнедеятельности животных и растительных организмов (соли натрия, калия, кальция, а также соли, содержащие элементы азот и фосфор). Ниже, на примерах отдельных солей, показаны области применения представителей данного класса неорганических соединений, в том числе, в нефтяной промышленности.

N аС1 - хлорид натрия (соль пищевая, поваренная соль). О широте использования этой соли говорит тот факт, что мировая добыча этого вещества составляет более 200 млн. т.

Эта соль находит широкое применение в пищевой промышленности, служит сырьем для получения хлора, соляной кислоты, гидроксида натрия, кальцинированной соды (Na 2 CO 3 ). Хлорид натрия находит разнообразное применение в нефтяной промышленности, например, как добавка в буровые растворы для повышения плотности, предупреждения образования каверн при бурении скважин, как регулятор сроков схватывания цементных тампонажных составов, для понижения температуры замерзания (антифриз) буровых и цементных растворов.

КС1 - хлорид калия. Входит в состав буровых растворов, способствующих сохранению устойчивости стенок скважин в глинистых породах. В значительных количествах хлорид калия используется в сельском хозяйстве в качестве макроудобрения.

Na 2 CO 3 - карбонат натрия (сода). Входит в состав смесей для производства стекла, моющих средств. Реагент для увеличения щелочности среды, улучшения качества глин для глинистых буровых растворов. Используется для устранения жесткости воды при ее подготовке к использованию (например, в котлах), широко используется для очистки природного газа от сероводорода и для производства реагентов для буровых и тампонажных растворов.

Al 2 (SO 4 ) 3 - сульфат алюминия. Компонент буровых растворов, коагулянт для очистки воды от тонкодисперсных взвешенных частиц, компонент вязкоупругих смесей для изоляции зон поглощения в нефтяных и газовых скважинах.

N а 2 В 4 О 7 - тетраборат натрия (бура). Является эффективным реагентом - замедлителем схватывания цементных растворов, ингибитором термоокислительной деструкции защитных реагентов на основе эфиров целлюлозы.

B а S О 4 - сульфат бария (барит, тяжелый шпат). Используется в качестве утяжелителя (  4,5 г/см 3) буровых и тампонажных растворов.

Fе 2 SO 4 - сульфат железа (П) (железный купорос). Используется для приготовления феррохромлигносульфоната - реагента-стабилизатора буровых растворов, компонент высокоэффективных эмульсионных буровых растворов на углеводородной основе.

F еС1 3 - хлорид железа (Ш). В сочетании со щелочью используется для очистки воды от сероводорода при бурении скважин водой, для закачки в сероводородсодержащие пласты с целью снижения их проницаемости, как добавка к цементам с целью повышения их стойкости к действию сероводорода, для очистки воды от взвешенных частиц.

CaCO 3 - карбонат кальция в виде мела, известняка. Является сырьем для производства негашеной извести СаО и гашеной извести Ca(OH) 2 . Используется в металлургии в качестве флюса. Применяется при бурении нефтяных и газовых скважин в качестве утяжелителя и наполнителя буровых растворов. Карбонат кальция в виде мрамора с определенным размером частиц применяется в качестве расклинивающего агента при гидравлическом разрыве продуктивных пластов с целью повышения нефтеотдачи.

CaSO 4 - сульфат кальция. В виде алебастра (2СаSО 4 · Н 2 О) широко используется в строительстве, входит в состав быстротвердеющих вяжущих смесей для изоляции зон поглощений. При добавке к буровым растворам в виде ангидрита (СаSО 4) или гипса (СаSО 4 · 2Н 2 О) придает устойчивость разбуриваемым глинистым породам.

CaCl 2 - хлорид кальция. Используется для приготовления буровых и тампонажных растворов для разбуривания неустойчивых пород, сильно снижает температуру замерзания растворов (антифриз). Применяется для создания растворов высокой плотности, не содержащих твердой фазы, эффективных для вскрытия продуктивных пластов.

N а 2 Si О 3 - силикат натрия (растворимое стекло). Используется для закрепления неустойчивых грунтов, для приготовления быстросхватывающихся смесей для изоляции зон поглощений. Применяется в качестве ингибитора коррозии металлов, компонента некоторых буровых тампонажных и буферных растворов.

AgNO 3 - нитрат серебра. Используется для химического анализа, в том числе пластовых вод и фильтратов буровых растворов на содержание ионов хлора.

Na 2 SO 3 - сульфит натрия. Используется для химического удаления кислорода (деаэрация) из воды в целях борьбы с коррозией при закачке сточных вод. Для ингибирования термоокислительной деструкции защитных реагентов.

Na 2 Cr 2 О 7 - бихромат натрия. Используется в нефтяной промышленности в качестве высокотемпературного понизителя вязкости буровых растворов, ингибитора коррозии алюминия, для приготовления ряда реагентов.

Основания – сложные вещества, которые состоят из катиона металла Ме + (или металлоподобного катиона, например, иона аммония NH 4 +) и гидроксид-аниона ОН — .

По растворимости в воде основания делят на растворимые (щелочи) и нерастворимые основания . Также есть неустойчивые основания , которые самопроизвольно разлагаются.

Получение оснований

1. Взаимодействие основных оксидов с водой. При этом с водой реагируют в обычных условиях только те оксиды, которым соответствует растворимое основание (щелочь). Т.е. таким способом можно получить только щёлочи:

основный оксид + вода = основание

Например , оксид натрия в воде образует гидроксид натрия (едкий натр):

Na 2 O + H 2 O → 2NaOH

При этом оксид меди (II) с водой не реагирует :

CuO + H 2 O ≠

2. Взаимодействие металлов с водой. При этом с водой реагируют в обычных условиях только щелочные металлы (литий, натрий, калий. рубидий, цезий) , кальций, стронций и барий. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция, окислителем выступает водород, восстановителем является металл.

металл + вода = щёлочь + водород

Например , калий реагирует с водой очень бурно :

2K 0 + 2H 2 + O → 2K + OH + H 2 0

3. Электролиз растворов некоторых солей щелочных металлов . Как правило, для получения щелочей электролизу подвергают растворы солей, образованных щелочными или щелочноземельными металлами и бескилородными кислотами (кроме плавиковой) – хлоридами, бромидами, сульфидами и др. Более подробно этот вопрос рассмотрен в статье .

Например , электролиз хлорида натрия:

2NaCl + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 + Cl 2

4. Основания образуются при взаимодействии других щелочей с солями. При этом взаимодействуют только растворимые вещества, а в продуктах должна образоваться нерастворимая соль, либо нерастворимое основание:

либо

щелочь + соль 1 = соль 2 ↓ + щелочь

Например: карбонат калия реагирует в растворе с гидроксидом кальция:

K 2 CO 3 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 ↓ + 2KOH

Например: хлорид меди (II) взаимодействет в растворе с гидроксидом натрия. При этом выпадает голубой осадок гидроксида меди (II) :

CuCl 2 + 2NaOH → Cu(OH) 2 ↓ + 2NaCl

Химические свойства нерастворимых оснований

1. Нерастворимые основания взаимодействуют с сильными кислотами и их оксидами (и некоторыми средними кислотами). При этом образуются соль и вода .

нерастворимое основание + кислота = соль + вода

нерастворимое основание + кислотный оксид = соль + вода

Например , гидроксид меди (II) взаимодействует с сильной соляной кислотой:

Cu(OH) 2 + 2HCl = CuCl 2 + 2H 2 O

При этом гидроксид меди (II) не взаимодействует с кислотным оксидом слабой угольной кислоты – углекислым газом:

Cu(OH) 2 + CO 2 ≠

2. Нерастворимые основания разлагаются при нагревании на оксид и воду.

Например , гидроксид железа (III) разлагается на оксид железа (III) и воду при прокаливании:

2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O

3. Нерастворимые основания не взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами.

нерастворимое оснвоание + амфотерный оксид ≠

нерастворимое основание + амфотерный гидроксид ≠

4. Некоторые нерастворимые основания могут выступать в качестве восстановителей . Восстановителями являются основания, образованные металлами с минимальной или промежуточной степенью окисления , которые могут повысить свою степень окисления (гидроксид железа (II), гидроксид хрома (II) и др.).

Например , гидроксид железа (II) можно окислить кислородом воздуха в присутствии воды до гидроксида железа (III):

4Fe +2 (OH) 2 + O 2 0 + 2H 2 O → 4Fe +3 (O -2 H) 3

Химические свойства щелочей

1. Щёлочи взаимодействуют с любыми кислотами – и сильными, и слабыми . При этом образуются средняя соль и вода. Эти реакции называются реакциями нейтрализации . Возможно и образование кислой соли , если кислота многоосновная, при определенном соотношении реагентов, либо в избытке кислоты . В избытке щёлочи образуется средняя соль и вода:

щёлочь (избыток) + кислота = средняя соль + вода

щёлочь + многоосновная кислота (избыток) = кислая соль + вода

Например , гидроксид натрия при взаимодействии с трёхосновной фосфорной кислотой может образовывать 3 типа солей: дигидрофосфаты , фосфаты или гидрофосфаты .

При этом дигидрофосфаты образуются в избытке кислоты, либо при мольном соотношении (соотношении количеств веществ) реагентов 1:1.

NaOH + H 3 PO 4 → NaH 2 PO 4 + H 2 O

При мольном соотношении количества щелочи и кислоты 2:1 образуются гидрофосфаты:

2NaOH + H 3 PO 4 → Na 2 HPO 4 + 2H 2 O

В избытке щелочи, либо при мольном соотношении количества щелочи и кислоты 3:1 образуется фосфат щелочного металла.

3NaOH + H 3 PO 4 → Na 3 PO 4 + 3H 2 O

2. Щёлочи взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами. При этом в расплаве образуются обычные соли , а в растворе – комплексные соли .

щёлочь (расплав) + амфотерный оксид = средняя соль + вода

щёлочь (расплав) + амфотерный гидроксид = средняя соль + вода

щёлочь (раствор) + амфотерный оксид = комплексная соль

щёлочь (раствор) + амфотерный гидроксид = комплексная соль

Например , при взаимодействии гидроксида алюминия с гидроксидом натрия в расплаве образуется алюминат натрия. Более кислотный гидроксид образует кислотный остаток:

NaOH + Al(OH) 3 = NaAlO 2 + 2H 2 O

А в растворе образуется комплексная соль:

NaOH + Al(OH) 3 = Na

Обратите внимание, как составляется формула комплексной соли: сначала мы выбираем центральный атом (к ак правило, это металл из амфотерного гидроксида). Затем дописываем к нему лиганды — в нашем случае это гидроксид-ионы. Число лигандов, как правило, в 2 раза больше, чем степень окисления центрального атома. Но комплекс алюминия — исключение, у него число лигандов чаще всего равно 4. Заключаем полученный фрагмент в квадртаные скобки — это комплексный ион. Определяем его заряд и снаружи дописываем нужное количество катионов или анионов.

3. Щёлочи взаимодействуют с кислотными оксидами. При этом возможно образование кислой или средней соли , в зависимости от мольного соотношения щёлочи и кислотного оксида. В избытке щёлочи образуется средняя соль, а в избытке кислотного оксида образуется кислая соль:

щёлочь (избыток) + кислотный оксид = средняя соль + вода

либо:

щёлочь + кислотный оксид (избыток) = кислая соль

Например , при взаимодействии избытка гидроксида натрия с углекислым газом образуется карбонат натрия и вода:

2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O

А при взаимодействии избытка углекислого газа с гидроксидом натрия образуется только гидрокарбонат натрия:

2NaOH + CO 2 = NaHCO 3

4. Щёлочи взаимодействуют с солями. Щёлочи реагируют только с растворимыми солями в растворе , при условии, что в продуктах образуется газ или осадок . Такие реакции протекают по механизму ионного обмена .

щёлочь + растворимая соль = соль + соответствующий гидроксид

Щёлочи взаимодействуют с растворами солей металлов, которым соответствуют нерастворимые или неустойчивые гидроксиды.

Например , гидроксид натрия взаимодействует с сульфатом меди в растворе :

Cu 2+ SO 4 2- + 2Na + OH — = Cu 2+ (OH) 2 — ↓ + Na 2 + SO 4 2-

Также щёлочи взаимодействуют с растворами солей аммония .

Например , гидроксид калия взаимодействует с раствором нитрата аммония:

NH 4 + NO 3 — + K + OH — = K + NO 3 — + NH 3 + H 2 O

! При взаимодействии солей амфотерных металлов с избытком щёлочи образуется комплексная соль!

Давайте рассмотрим этот вопрос подробнее. Если соль, образованная металлом, которому соответствует амфотерный гидроксид , взаимодействует с небольшим количеством щёлочи, то протекает обычная обменная реакция, и в осадок выпадает гидроксид этого металла .

Например , избыток сульфата цинка реагирует в растворе с гидроксидом калия:

ZnSO 4 + 2KOH = Zn(OH) 2 ↓ + K 2 SO 4

Однако, в данной реакции образуется не основание, а амфотерный гидроксид . А, как мы уже указывали выше, амфотерные гидроксиды растворяются в избытке щелочей с образованием комплексных солей . Таким образом, при взаимодействии сульфата цинка с избытком раствора щёлочи образуется комплексная соль, осадок не выпадает:

ZnSO 4 + 4KOH = K 2 + K 2 SO 4

Таким образом, получаем 2 схемы взаимодействия солей металлов, которым соответствуют амфотерные гидроксиды, с щелочами:

соль амф.металла (избыток) + щёлочь = амфотерный гидроксид↓ + соль

соль амф.металла + щёлочь (избыток) = комплексная соль + соль

5. Щёлочи взаимодействуют с кислыми солями. При этом образуются средние соли, либо менее кислые соли.

кислая соль + щёлочь = средняя соль + вода

Например , гидросульфит калия реагирует с гидроксидом калия с образованием сульфита калия и воды:

KHSO 3 + KOH = K 2 SO 3 + H 2 O

Свойства кислых солей очень удобно определять, разбивая мысленно кислую соль на 2 вещества — кислоту и соль. Например, гидрокарбонта натрия NaHCO 3 мы разбиваем на уольную кислоту H 2 CO 3 и карбонат натрия Na 2 CO 3 . Свойства гидрокарбоната в значительной степени определяются свойствами угольной кислоты и свойствами карбоната натрия.

6. Щёлочи взаимодействуют 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!

Например , железо не реагирует с раствором щёлочи, оксид железа (II) — основный. А алюминий растворяется в водном растворе щелочи, оксид алюминия — амфотерный:

2Al + 2NaOH + 6H 2 + O = 2Na + 3H 2 0

7. Щёлочи взаимодействуют с неметалами. 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 +О 2 ≠

NaOH +N 2 ≠

NaOH +C ≠

Сера, хлор, бром, йод, фосфор и другие неметаллы диспропорционируют в щелочах (т.е. самоокисляются-самовосстанавливаются).

Например , хлор при взаимодействии с холодной щелочью переходит в степени окисления -1 и +1:

2NaOH +Cl 2 0 = NaCl — + NaOCl + + H 2 O

Хлор при взаимодействии с горячей щелочью переходит в степени окисления -1 и +5:

6NaOH +Cl 2 0 = 5NaCl — + NaCl +5 O 3 + 3H 2 O

Кремний окисляется щелочами до степени окисления +4.

Например , в растворе:

2NaOH +Si 0 + H 2 + O= NaCl — + Na 2 Si +4 O 3 + 2H 2 0

Фтор окисляет щёлочи:

2F 2 0 + 4NaO -2 H = O 2 0 + 4NaF — + 2H 2 O

Более подробно про эти реакции можно прочитать в статье .

8. Щёлочи не разлагаются при нагревании.

Исключение — гидроксид лития:

2LiOH = Li 2 O + H 2 O

Соли – это химические соединения, в которых атом металла связан с кислотным остатком. Отличие солей от других соединение состоит в том, что у них явно выражен ионный характер связи. Поэтому связь так и называют – ионной. Ионная связь характеризуется ненасыщенностью и ненаправленностью. Примеры солей: хлорид натрия или кухонная соль – NaCl, сульфат кальция или гипс – СаSO4. В зависимости от того, насколько полно заменяются атомы водорода в кислоте или гидроксо-группы в гидроксиде различают средние, кислые и основные соли. В состав соли может входить несколько катионов металла – это двойные соли.

Средние соли

Средние соли – это соли, в которых происходит полное замещение атомов водорода ионами металла. Кухонная соль и гипс – таких солей. Средние соли охватывают большое количество соединений, часто встречающихся в природе, например, обманка – ZnS, пиррит – FeS2 и т.д. Этот вид солей самый распространенный.

Средние соли получают реакцией нейтрализации, когда и основание взяты в эквимолярных соотношениях, например:
H2SO3 + 2 NaOH = Na2SO3 + 2 H2O
Получается средняя соль . Если взять 1 моль гидроксида натрия, то реакция пойдет следующим образом:
H2SO3 + NaOH = NaHSO3 + H2O
Получается кислая соль гидросульфит натрия.

Кислые соли

Кислые соли – соли, в которых не все атомы водорода замещены металлом. Такие соли способны образовывать только многоосновные кислоты – серная, фосфорная, сернистая и прочие. Одноосновные кислоты, такие как соляная, азотная и другие, не дают.
Примеры солей: гидрокарбонат натрия или пищевая сода – NaHCO3, дигидрофосфат натрия – NaH2PO4.

Кислые соли можно также получить средних солей с кислотой:
Na2SO3+ H2SO3 = 2NaHSO3

Основные соли

Основные соли – соли, в которых не все гидроксо-группы замещены кислотными остатками. Например, – Аl(OH)SO4 , гидроксохлорид – Zn(OH)Cl, дигидроксокарбонат меди или малахит –Cu2(CO3)(OH)2.

Двойные соли

Двойные соли – соли, в которых два металла замещают атомы водорода в кислотном остатке. Такие соли возможны для полиосновных кислот. Примеры солей: карбонат натрия калия – NaKCO3, сульфат калия – KAl(SO4)2.. Самыми распространенными в быту двойными солями являются квасцы, например, алюмокалиевые квасцы – KAl(SO4)2 12Н2О. Их применят для очистки воды, дубления кожи, для разрыхления теста.

Смешанные соли

Смешанные соли - это соли, в которых атом металла связан с двумя разными кислотными остатками, например, хлорная известь - Ca(OCl)Cl.