ЕXAMCHEMISTRY

Готовимся к сдаче ЕГЭ по химии

Кроме катионов металлов в солях могут находиться катионы аммония NH4⁺, фосфония PH4⁺ и их органические производные, а также комплексные катионы и т. д

Классификация

Если рассматривать соли как продукты протонов в кислотах или гидроксогрупп в основаниях, то можно выделить следующие типы солей:

- Средние (нормальные) соли - продукты замещения всех катионов водорода в молекулах кислоты на катионы металла (Na₂CO₃, K₃PO₄).

- Кислые соли - продукты частичного замещения катионов водорода в кислотах на катионы металла (NaHCO₃, K₂HPO₄). Они образуются при нейтрализации основания избытком кислоты (то есть в условиях недостатка основания или избытка кислоты).

- Основные соли - продукты неполного замещения гидроксогрупп основания (OH^-) кислотными остатками ((CuOH)₂CO₃). Они образуются в условиях избытка основания или недостатка кислоты.

По числу присутствующих в структуре катионов и анионов выделяют следующие типы солей:

- Простые соли - соли, состоящие из одного вида катионов и одного вида анионов (NaCl).

- Двойные соли - соли, содержащие два различных катиона (KAl(SO₄)₂·12 H₂O).

- Смешанные соли - соли, в составе которых присутствует два различных аниона (Ca(OCl)Cl).

Также различают гидратные соли (кристаллогидраты), в состав которых входят молекулы кристаллизационной воды, например, Na₂SO₄·10 H₂O, и комплексные соли, содержащие комплексный катион или комплексный анион (K₄[Fe(CN)₆], [Cu(NH₃)₄](OH)₂. Внутренние соли образованы биполярными ионами, то есть молекулами, содержащими как положительно заряженный, так и отрицательно заряженный атом.

Номенклатура солей кислородсодержащих кислот

Названия солей, как правило, связаны с названиями соответствующих кислот. Поскольку многие кислоты в русском языке носят тривиальные, или традиционные, названия, подобные названия (нитраты, фосфаты, карбонаты и др.) также сохраняются и для солей.
Традиционные названия солей состоят из названий анионов в именительном падеже и названий катионов в родительном падеже[10]. Названия анионов строятся на основе русских или латинских названий кислотообразующих элементов. Если кислотообразующий элемент может иметь одну степень окисления, то к его названию добавляют суффикс - ат:

CO₃^2- - карбонат,

GeO₃^2- - германат.

Если кислотообразующий элемент может принимать две степени окисления, то для аниона, образованного этим элементом в более высокой степени окисления, применяют суффикс -ат, а для аниона с элементов в меньшей степени окисления - суффикс -ит:

SO₄^2- - сульфат,

SO₃^2- - сульфит.

Если элемент может принимать три степени окисления, то для высшей, средней и низшей степени окисления используют соответственно суффиксы -ат, -ит и суффикс -ит с приставкой гипо-:

NO^3- - нитрат,

NO₂^- - нитрит,

NO₂^2- - гипонитрит.

Наконец, в случае элементов, принимающих четыре степени окисления, для высшей степени окисления применяют приставку пер- и суффикс -ат, далее (в порядке понижения степени окисления) суффикс -ат, суффикс -ит и суффикс -ит с приставкой гипо-:

ClO₄^- - перхлорат,

ClO₃^- - хлорат,

ClO₂^- - хлорит,

ClO^- - гипохлорит.

Приставки мета-, орто-, поли-, ди-, три-, пероксо- и т. п., традиционно присутствующие в названиях кислот, сохраняются также и в названиях анионов.

Названия катионов соответствуют названиям элементов, от которых они образованы: при необходимости указывается число атомов в катионе (катион диртути(2+) Hg₂²⁺, катион тетрамышьяка(2+) As₄²⁺) и степень окисления атома, если она переменная.
Названия кислых солей образуются путём добавления приставки гидро- к названию аниона. Если на один анион приходится больше одного атома водорода, то его количество указывают при помощи умножающей приставки (NaHCO₃ - гидрокарбонат натрия, NaH₂PO₄ - дигидрофосфат натрия). Аналогично, для образования названий основных солей используются приставки гидроксо- ((FeOH)NO₃ - гидроксонитрат железа(II)).

Кристаллогидратам дают названия, добавляя слово гидрат к традиционному или систематическому названию соли (Pb(BrO₃)₂·H₂O - гидрат бромата свинца(II), Na₂CO₃·10H₂O - декагидрат карбоната натрия). Если известна структура кристаллогидрата, то может применяться номенклатура комплексных соединений ([Be(H2O)₄]SO₄ - сульфат тетрааквабериллия(II)).

Для некоторых классов солей существуют групповые названия, например, квасцы - для двойных сульфатов общего вида MIMIII(SO₄)₂·12H₂O, где MI - катионы натрия, калия, рубидия, цезия, таллия или аммония, а MIII - катионы алюминия, галлия, индия, таллия, титана, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, родия или иридия.

Для более сложных или редких солей применяются систематические названия, образующиеся по правилам номенклатуры комплексных соединений. Согласно данной номенклатуре, соль подразделяется на внешнюю и внутреннюю сферы (катион и анион): последняя состоит из центрального атома и лигандов - атомов, связанных с центральным атомом. Название соли формируют следующим образом. Вначале записывают название внутренней сферы (аниона) в именительном падеже, состоящее из названий лигандов (приставок) и центрального элемента (корня) с суффиксом -ат и указанием его степени окисления. Затем к названию добавляют названия атомов внешней сферы (катионов) в родительном падеже.

LiBO₃ - триоксоборат(III) лития

Na₂Cr₂O₇ - гептаоксодихромат(VI) натрия

NaHSO₄ - тетраоксосульфат(VI) водорода-натрия 

Номенклатура солей бескислородных кислот

Для образования названий солей бескислородных кислот пользуются общими правилами составления названий бинарных соединений: применяются либо универсальные номенклатурные правила с указанием числовых приставок, либо способ Штока с указанием степени окисления, причём второй способ является предпочтительным.

Названия галогенидов составляются из названия галогена с суффиксом -ид и катиона (NaBr - бромид натрия, SF₆ - фторид серы(VI), или гексафторид серы, Nb₆I₁₁ - ундекаиодид гексаниобия). Кроме того, существует класс псевдогалогенидов - солей, которые содержат анионы с галогенидоподобными свойствами. Их названия образуются подобным образом (Fe(CN)₂ - цианид железа(II), AgNCS - тиоцианат серебра(I)).

Названия галогенидов составляются из названия галогена с суффиксом -ид и катиона (NaBr - бромид натрия, SF₆ - фторид серы(VI), или гексафторид серы, Nb₆I₁₁ - ундекаиодид гексаниобия). Кроме того, существует класс псевдогалогенидов - солей, которые содержат анионы с галогенидоподобными свойствами. Их названия образуются подобным образом (Fe(CN)₂ - цианид железа(II), AgNCS - тиоцианат серебра(I)).

Халькогениды, содержащие в качестве аниона серу, селен и теллур, называют сульфидами, селенидами и теллуридами. Сероводород и селеноводород могут образовывать кислые соли, которые называют гидросульфидами и гидроселенидами соответственно (ZnS - сульфид цинка, SiS₂ - дисульфид кремния, NaHS - гидросульфид натрия). Двойные сульфиды называют, указывая два катиона через дефис: (FeCu)S₂ - дисульфид железа-меди. 

Электролитическая диссоциация

Практически все соли являются сильными электролитами, т.е. в водных растворах полностью диссоциируют на ионы. Характер диссоциации зависит от типа соли.

Нормальные (средние) соли:

NaCl → Na⁺ + Сl^- хлорид натрия

Al₂(SO₄)₃ → 2Al³⁺+ 3SO₄^2- сульфат алюминия

NH₄NO₃ → NH₄⁺ + NO₃^- нитрат аммония

Кислые соли:

KHCO₃ → К⁺ + НСО₃^- гидрокарбонат калия

Ca(H₂PO₄)₂ → Са²⁺ + 2Н₂РO₄^2- дигидрофосфат кальция

NH₄HS → NH₄⁺ + HS^- гидросульфид аммония

Основные соли:

CuOHBr → CuOH⁺ + Br^-гидроксобромид меди (II) (бромид гидроксомеди (II))

Fe(OH)₂NO₃ → Fe(OH)₂⁺ + NO₃^- дигмдроксонитрат железа (III)

(Ni(OH))₂SO₄ → 2NiOH⁺ + SO₄^2- гидроксосульфат никеля (II)

Двойные соли:

K₂SO₄ • Al₂(SO₄)₃ → 2K⁺ + 2Al³⁺ + 4SO₄^2- сульфат калия-алюминия

или:

KAl(SO₄)₂ → K⁺ + Al³⁺ + 2SO₄^2-

Комплексные соли:

[Ag(NH₃)₂]Cl → [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^- хлорид диаммин серебра (I)

K₃[Fe(CN)₆] → 3K⁺ + [Fe(CN)₆]^3- гексацианоферрат (III) калия

Физические свойства

Большинство солей являются твердыми веществами с ионной кристаллической решеткой. Соли s- и р-металпов, как правило, бесцветны. Многие соли d- элементов окрашены.

Растворимость солей в воде варьируется в широких пределах. (См. таблицу растворимости.) Хорошо растворимыми являются практически все соли натрия, калия, аммония; соли азотной кислоты (нитраты), соляной кислоты (хлориды), уксусной кислоты (ацетаты). Плохо растворимы в воде многие фосфаты (соли Н₃РO₄), карбонаты (соли Н₂СO₃), сульфиды (соли H₂S).

Химические свойства

Характерными для солей являются следующие типы реакций:

1) реакции ионного обмена, в ходе которых катионы или анионы солей образуют малодиссоциирующие или малорастворимые вещества при связывании с ионами реагентов;

2) окислительно-восстановительные реакции, в ходе которых катионы или (и) анионы солей выступают либо в роли окислителей, либо в роли восстановителей;

3) реакции разложения солей, происходящие без переноса электронов.

1. Реакции ионного обмена

Реакции данного типа возможны, если хотя бы один из продуктов реакции представляет собой:

а) слабый электролит;

б) осадок;

в) газообразное вещество.

- Взаимодействие с растворами щелочей (возможны для растворимых солей)

(1) CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

Сu²⁺ + 2OH^- = Cu(OH)₂

(2) NH₄NO₃ + KOH = KNO₃ + NH₃↑ + H₂O

NH₄⁺ +OH^- = NH₃↑ + H₂O

(3) Na₂CO₃ + Ba(OH)₂ = 2NaOH + BaCO₃↓

CO₃^2- + Ba²⁺ = BaCO₃↓

(4) KHCO₃ + KOH = K₂CO₃ + H₂O

HCO₃^- + OH^- = CO₃^2- + H₂O

(5) Fe(OH)₂Cl + NaOH = Fe(OH)₃↓ + NaCl

Fe(OH)₂⁺ + OH^- = Fe(OH)₃↓

- Взаимодействие с кислотами

(6) Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + CO₂↑ + H₂O

CO₃^2- + 2H⁺ = CO₂↑ + H₂O

(7) CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O

CaCO₃ + 2H⁺ = Ca²⁺ + CO₂↑ + H₂O

(8) NaHCO₃ + HCl = NaCl + CO₂↑ + H₂O

HCO₃^- + H⁺ = CO₂↑ + H₂O

(9) Na₂S + H₂S = 2NaHS

S^2- + H₂S = 2HS^-

(10) MgOHCl + HCl = MgCl₂ + H₂O

MgOH⁺ + Н⁺ = Mg²⁺ + H₂O

(11) AgNO₃ + HCl = AgCl↓ + HNO₃

Ag⁺ + Сl^- = AgCl↓

(12) BaCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2HCl

Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄↓

(13) Pb(NO₃)₂ + H₂S = PbS↓ + 2HNO₃

Pb²⁺ + H₂S = PbS↓ + 2H⁺

- Взаимодействие солей друг с другом (возможны для растворимых солей)

(14) AgNO₃ + NaCl = AgCl↓ + NaNO₃

Ag⁺ + Сl^- = AgCl↓

(15) Ba(NO₃)₂ + K₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2K(NO₃

Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄↓

(16) CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NaCl

Ca²⁺ + CO₃^2- = CaCO₃↓

(17) Zn(NO₃)₂ + K₂S = ZnS↓ + 2KNO₃

Zn²⁺ + S^2- = ZnS↓

(18) NH₄HCO₃ + NaCl = NaHCO₃↓ + NH₄CI

HCO₃^- + Na⁺ = NaHCO₃↓

(19) 2К₃[Fe(CN)₆] + 3FeSO₄ = Fe₃[Fe(CN)₆]₂ + 3K₂SO₄,

2[Fe(CN)₆]^3- + 3Fe²⁺ = Fe₃[Fe(CN)₆]₂

(20) FeCl₃ + 3NH₄SCN ↔ Fe(SCN)₃ + 3NH₄Cl

Fe³⁺ + 3SCN^- ↔ Fe(SCN)₃ (слабый электролит)

Многие обменные реакции являются качественными реакциями на катионы и анионы:
реакция (2) - на катион NH4⁺; реакции (6, 7, 8) - на анион СO₃^2- ; реакции (11,14) - на катион Аg⁺ и анион Сl^-; реакции (12,15) - на катион Ва²⁺ и анион SO₄^2- ; реакция (13) - на анион S^2-; реакция (19) - на катион Fe²⁺; реакция (20) - на катион Fe³⁺.

2. Окислительно-восстановительные реакции

Реакции, в которых катион соли играет роль окислителя

а) взаимодействие растворов солей с металлами (более активные металлы восстанавливают менее активные металлы из растворов их солей):

Cu⁺²SO₄ + Fe = Сu⁰ + FeSO₄

Hg⁺²(NO₃)₂ + Сu = Hg⁰ + Cu(NO₃)₂

б) взаимодействие растворов солей с другими восстановителями:

2Fe⁺³Cl₃ + 2KI = 2Fe⁺²Cl₂ + l₂ + 2KCl

8AgNO₃ + PH₃ + 4H₂O = 8Ag + H3PO₄ + 8 HNO₃

- Реакции, в которых катион соли играет роль восстановителя

2Fe⁺²Cl₂ + Cl₂ = 2Fe⁺³Cl₃

4Cr⁺²Cl₂ + 4HCl + O₂ = 4Cr⁺³Cl₃ + 2H₂O

10Fe⁺²SO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ = 5Fe⁺³₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

2Cr⁺³Cl₃ + 3NaBiO₃ + 7NaOH + H₂ = 2Na₂CrO₄ + 3Bi(OH)₃ + 6NaCl

- Реакции, в которых анион соли играет роль окислителя

2KMn⁺⁷O₄ + 16HCl = 2Mn⁺²Cl₂ + 5Cl₂↑ + 2KCl + 8H₂O

K₂Cr⁺⁷₂O₇ + 3H₂O₂ + 4H₂SO₄ = Cr⁺³₂(SO₄)₃ + 3O₂ + K₂SO₄ + 7H₂O

2KMn⁺⁷O₄ + 3C₂H₄ + 4H₂O = 2Mn⁺⁴O₂↓ + 3C₂H₄(OH)₂ + 2KOH

2KN⁺⁵O₃ + 3C + S = N⁰₂↑ + 3CO₂↑ + K₂S

2KN⁺⁵O₃ + 3C + S - черный порох

- Реакции, в которых анион соли играет роль восстановителя

2KI^-1 + Cl₂ = I⁰₂ + 2KCl

3PbS^-2+ 8HNO₃ = 3PbS⁺⁶O₄ + 8NO + 4Н₂O

Na₂S⁺⁴O₃ + I₂ + Н₂O = Na₂S⁺⁶O₄ + 2HI

2КСr⁺³O₂ + ЗPbO₂ + 2КОН = 2K₂Cr⁺⁶O₄ + ЗРbО + Н₂O

5KN⁺³O₂ + 2КМnO₄ + 3H₂SO₄ = 5KN⁺⁵O₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O

- Реакции, в которых и катион и анион соли играют роль восстановителей

4Fe⁺²S^-1₂ + 11O₂ = 2Fe⁺³₂O₃ + 8S⁺⁴O₂

10Fe⁺²S^-1 + 36HNO_3(разб.) = 10Fe⁺³(NO₃)₃ + 10S^{0/sup> + 3N₂ + 18H₂O}

- Реакции внутримолекулярного окисления-восстановления

N^-3H₄N⁺³O₂ = N⁰₂↑ + 2H₂O

N^-3H₄N⁺⁵O₃ = N⁺¹₂O↑+ 2H₂O

2KCl⁺⁵O^-2₃ = 2KCl^-1 + 3O⁰₂↑

2KN⁺⁵O^-2₃ = 2KN⁺³O₂ + O⁰₂↑

2Cu(N⁺⁵O^-2₃)₂ = 2CuO + 4N⁺⁴O₂↑ + O⁰₂↑

Ag⁺¹N⁺⁵O^-2₃ = 2Ag⁰ + 2N⁺⁴O₂↑ + O⁰₂↑

2KMn⁺⁷O^-2₄ = K₂MnO4 + Mn⁺⁴O₂ + O⁰₂↑

3. Реакции разложения солей, происходящие без переноса электронов

Если анион соли не проявляет окислительных свойств, то такие соли, как правило, разлагаются без изменения степеней окисления:

СаСО₃ = CaO + CO₂↑

Са(HCO₃)₂ = СаСО₃↓ + H₂O + CO₂↑

Mg(HCO₃)₂ = Mg(ОH)₂↓ + 2CO₂↑

(CuOH)₂CO₃ = 2CuO + CO₂↑ + H₂O

ZnSO₄ = ZnO + SO₃↑

(NH₄)₂SO₄ = NH₃↑ + NH₄HSO₄

NH₄Cl = NH₃↑ + HCl↑

Способы получения солей

Ниже представлены способы получения солей на примере растворимой соли бескислородной кислоты (хлорид натрия) и нерастворимой соли кислородсодержащей кислоты (сульфат бария).

Получение NaCl

1) основание + кислота: NaOH + HCl = NaCl + H₂O

2) основной оксид + кислота: Na₂O + 2HCl = 2NaCl + H₂O

3) металл + кислота: 2Na + 2HCl = 2NaCl + H₂↑

4) щелочь + соль: 2NaOH + CuCl₂ = 2NaCl + Cu(OH₂)↓

5) соль + кислота: Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + CO₂↑ + H₂O

6) соль + соль: Na₂SO₄ + BaCl₂ = 2NaCl + BaSO₄↓

7) металл + неметалл: 2Na + Cl₂ = 2NaCl

8) гидрид + кислота: NaH + HCд = NaCд + H₂↑

Получение BaSO₄

1) основание + кислота: Ba(OH)₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2H₂O

2) основной оксид + кислота: BaO + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + H₂O

3) металл + кислота: Ba + H₂SO₄(разб.) = BaSO₄↓ + H₂↑

4) щелочь + соль: Ba(OH)₂ + Na₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2NaOH

5) соль + кислота: BaCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2HCl

6) соль + соль: Ba(NO₃)₂ + Na₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2NaNO₃

7) основной оксид + кислотный оксид: BaO + SO₃ = BaSO₄↓

8) щелочь + кислотный оксид: Ba(OH)₂ + SO₃ = BaSO₄↓ + H₂O

Первые 6 способов получения являются идентичными для обеих солей.