§ 3.4. Соли

Соли — это сложные вещества, состоящие из атомов металлов и кислотных остатков.

С позиций теории электролитической диссоциации солями называют сложные вещества, при диссоциации которых образуются катионы металлов и анионы кислотных остатков. К солям также относят неорганические соединения, содержащие ион аммония и кислотный остаток: NH₄Cl, (NH₄)₂SO₄.

Классификация и номенклатура

В зависимости от полноты замещения атомов водорода в кислотах или гидроксогрупп в составе оснований различают средние, кислые и основные соли. Кислые соли могут образовывать только многоосновные кислоты (Н₂SO₄, Н₂СO₃, Н₂S, Н₃РO₄), основные соли — только многокислотные основания (Mg(OH)₂, Cu(OH)₂, Al(OH)₃).

В основе систематических названий солей лежат названия кислотных остатков: MgSO₄ — сульфат магния, Fe₂(SO₄)₃ — сульфат железа(III). В названия основных солей перед названием металла добавляют слово «гидроксо»: Mg(OH)Cl — хлорид гидроксомагния, (СuOH)₂CO₃ — карбонат гидроксомеди(II) (малахит). Кислые соли называют, добавляя перед названием кислотного остатка слово «гидро-»: NaHCO₃ — гидрокарбонат натрия (питьевая сода).

Твёрдые соли часто в своём составе содержат воду, и в этом случае их называют кристаллогидратами: FeSO₄ ∙ 7H₂O, Na₂СO₃ ∙ 10H₂O. В их названиях указывают число молекул воды, приходящихся на одну формульную единицу безводной соли: CuSO₄ ∙ 5H₂O — пентагидрат сульфата меди(II), Na₂SO₄ ∙ 10H₂O — декагидрат сульфата натрия. Их тривиальные названия — медный купорос, мирабилит (глауберова соль).

Отдельную группу солей образуют комплексные соединения. В школьном курсе вы встретите небольшое число таких соединений, содержащих сложные, комплексные, ионы. Наиболее часто в состав комплексного иона входят катион металла и связанные с ним анионы или молекулы. При написании химических формул такие ионы заключают в квадратные скобки. Этим подчёркивают особо прочные связи между атомами в комплексном ионе. Примерами могут служить:

• Na₂[Zn(OH)₄] — тетрагидроксоцинкат натрия;
• K₃[Al(OH)₆] — гексагидроксоалюминат калия;
• K[Al(OH)₄] — тетрагидроксоалюминат калия.

В курсе органической химии вы ознакомились с солями карбоновых кислот (ацетат натрия СН₃СООNa, стеарат калия C₁₇H₃₅COOK (жидкое мыло)) и солями аминов (хлорид метиламмония СН₃NH₃Cl, гидросульфат фениламмония С₆Н₅NH₃HSO₄).

Физические свойства

Соли — твёрдые кристаллические вещества. Окраска солей может быть обусловлена как ионами металла, так и анионами кислотного остатка (рис. 6.4).

В зависимости от состава соли имеют разную растворимость в воде. Самые простые сведения о ней приведены в «Таблице растворимости солей, кислот, оснований» (см. форзац учебника).

В водном растворе при диссоциации cолей образуются катионы металла и анионы кислотного остатка:

Na₂SO₄ → 2Na⁺ +  (средняя соль);

NaHCO₃ → Na⁺ +  (кислая соль слабой кислоты);

NaHSO₄ → Na⁺ + H⁺ +  (кислая соль сильной кислоты);

Na₂[Zn(OH)₄] → 2Na⁺ + [Zn(OH)₄]²⁻ (комплексная соль).

Химические свойства солей

К общим химическим свойствам солей относят их взаимодействие с кислотами, щелочами, другими солями и металлами.

Реагент и уравнение реакции	Особенности реакции
1. Кислота: Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2↑ + H2O	Более сильная кислота вытесняет более слабую из её соли
2. Щёлочь: CuCl2 + 2KOH = Cu(OH)2↓ + 2KCl	Oбразуется нерастворимое основание и новая соль (сильные основания вытесняют слабые)
3. Соль: BaCl2 + K2SO4 = BaSO4↓ + 2KCl	Образуются две новые соли, одна из которых нерастворима
4. Металл: CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu↓	Более активный металл вытесняет менее активный из раствора его соли
5. Неметалл: Na2S + Cl2 = 2NaCl + S↓	Более активный неметалл вытесняет менее активный из раствора его соли
6. Кислотный (амфотерный) оксид: Na2CO3 + SiO2 Na2SiO3 + CO2↑	При сплавлении образуется новая соль и летучий оксид
7. Термическое разложение: CaCO3 CaO + CO2↑; 2Cu(NO3)2 2CuO + 4NO2↑ + O2↑	При нагревании разлагаются, в основном, карбонаты и нитраты

Реакции растворов солей с металлами имеют и другие особенности, кроме отмеченных выше. Действительно, более активные металлы вытесняют менее активные. Но если более активным является щелочной или щёлочноземельный металл (Са, Sr, Ba, Ra), то в растворе он в первую очередь реагирует с водой, а образовавшаяся щёлочь может вступить в реакцию с солью. Например, при опускании кусочка натрия в раствор сульфата меди(II) возможны такие реакции:

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑,

2NaOH + CuSO₄ = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄,

то есть происходит реакция обмена между солью и образовавшейся щёлочью.

Вследствие выделения значительного количества теплоты образующийся гидроксид разлагается до оксида, водород частично восстанавливает оксид:

Cu(OH)₂ CuO + 2H₂O;

CuO + H₂ Cu + H₂O.

Дополнительно можно отметить реакции солей бескислородных кислот с неметаллами, кислородсодержащих кислот — с кислотными и амфотерными оксидами, а также термическое разложение некоторых солей.

В главе IV вы рассмотрите ещё одно важное свойство многих солей — способность подвергаться гидролизу.

Получение солей

Способы получения солей многочисленны и разнообразны, при этом они являются отражением химических свойств оксидов, кислот, оснований. Например, некоторые важнейшие способы можно представить как взаимодействие веществ различных классов. Это наглядно иллюстрируют приведённые ниже уравнения реакций.

Реагенты	Уравнение реакции
Металл и неметалл	Cu + Cl2 = CuCl2
Основный и кислотный оксиды	MgO + SiO2 MgSiO3
Основный оксид и кислота	FeO + H2SO4 = FeSO4 + H2O
Кислотный оксид и основание	CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + H2O
Кислота и основание	HCl + NaOH = NaCl + H2O
Кислота и соль	2HCl + CaCO3 = CaCl2 + H2O + CO2↑
Щёлочь и соль	3NaOH + FeCl3 = Fe(OH)3↓ + 3NaCl
Металл и кислота	Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑
Металл и соль	Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
Неметалл и соль	Сl2 + 2KBr = 2KCl + Br2

Вопросы, задания, задачи

1. Выпишите формулы солей: NaOH, Na₂SO₄, Na₂O, Cu(OH)₂, CuCl₂, Cu(NO₃)₂.

2. Запишите формулы солей: Mg(OH)NO₃, (CuOH)₂CO₃, NaHCO₃, KH₂PO₄, (NH₄)₂HPO₄. Подчеркните формулы кислых солей.

3. Назовите соли: FeCl₂, MgSO₄, CaCO₃, NaHCO₃, Mg(OH)Cl, NaH₂PO₄.

4. Составьте формулы солей:

• а) фосфат калия, карбонат магния, силикат натрия, сульфат железа(III);
• б) фосфат цинка, сульфат алюминия, нитрат меди(II), хлорид кальция.

5. Составьте уравнения возможных реакций раствора нитрата железа(II) с веществами, формулы которых: Cu, Na, NaOH, Na₂SO₄, KNO₃, HCl.

6. В каждом ряду укажите металл, способный вступать в реакцию замещения с водным раствором соли CuCl₂:

• а) Na, Fe, Hg;
• б) Ca, Zn, Ag.

Составьте уравнения соответствующих реакций.

7. Определите массовую долю соли в растворе, полученном при растворении медного купороса массой 25 г в:

• а) воде массой 275 г;
• б) растворе сульфата меди(II) массой 195 г с массовой долей соли 5 %.

8. Определите молярную концентрацию нитрата натрия в растворе:

• а) с массовой долей 18 % и плотностью 1,118 г/см³;
• б) с массовой долей 1 % и плотностью 1,004 г/см³.

9. Предложите пять способов получения соли:

• а) Ca₃(PO₄)₂;
• б) ZnSO₄.

10. После прокаливания нитрата меди(II) массой 9,4 г масса твёрдого остатка составила 5,08 г. Определите массу неразложившегося нитрата.

Самоконтроль

1. К солям относят вещества, формулы которых:

• а) СаSO₄;
• б) Mg(OH)Cl;
• в) С₆Н₅ОK;
• г) KH₂PO₄.

2. При умеренном нагревании разлагаются соли металлов:

• а) сульфаты;
• б) фосфаты;
• в) хлориды;
• г) карбонаты.

3. Хлорид железа(II) может реагировать с:

• а) Zn;
• б) Сu(OH)₂;
• в) NaОH;
• г) Pb(NO₃)₂.

4. Соль не образуется в реакции:

• а) Fe + HCl →;
• б) Mg(OH)₂ + HNO₃ →;
• в) Fe + H₂O →;
• г) K₃PO₄ + AgNO₃ →.

5. Для приготовления раствора объёмом 0,5 дм³ сульфата меди(II) c молярной концентрацией 0,01 моль/дм³ необходимо взвесить медный купорос массой:

• а) 0,8 г;
• б) 1,25 г;
• в) 1,6 г;
• г) 2,5 г.

Подготовьте сообщение. Оксиды и соли в ювелирном магазине.