Please enable / Bitte aktiviere JavaScript!
Veuillez activer / Por favor activa el Javascript![ ? ]
sobota, 03 grudnia 2011 23:45

Sole - właściwości, nazewnictwo i metody otrzymywania

Oceń ten artykuł
(4 głosów)

Sole to związki, w których występuje wiązanie jonowe, skłądające się z kationu(ów) i anionu(ów). Inna, węższa definicja soli, oparta na teorii kwasów i zasad Arrheniusa, mówi, że są to związki kwasów i zasad.

Właściwości soli

Sole sanowią bardzo różnorodną grupę związków chemicznych. Ich wspólną cechą jest jednak to, że nigdy nie istnieją w postaci osobnych cząsteczek, np. NaCl. Z tego powodu nie można narysować ich wzoru strukturalnego - wzory soli rysowane np. w gimnazjum nie mają większego sensu, służą tylko ułatwieniu określenia wzoru sumarycznego. W stanie stałym sole tworzą sieć krystaliczną zbudowaną z jonów dodatnich (kationów) i ujemnych (anionów), której średni skład odpowiada wzorowi soli. W roztworze wodnym tworzą solwatowane, osobne jony. W stanie stopionym tworzą ciecz składającą się również z jonów.

Cechy charakterystyczne dla praktycznie wszystkich soli to:

  • Wysoka temperatura topnienia
  • Bardzo wysoka temperatura wrzenia
  • Praktycznie całkowita dysocjacja na jony w roztworach wodnych

Dwie pierwsze cechy są skutkiem obecności wiązań jonowych - kationy i aniony przyciągają się bardzo silnie, wobec czego pokonanie tych oddziaływań i przeprowadzenie soli w stan ciekły lub gazowy wymaga bardzo dużych ilości energii. Dopiero niedawno odkryto organiczne sole, które są ciekłe w temperaturze pokojowej - tzw. ciecze jonowe. Jeśli sól jest rozpuszczalna w wodzie, to jej roztwór ma następujące właściwości:

  • Przewodzi prąd elektryczny
  • Wykazuje zmiejszoną prężność par w porównaniu z czystą wodą
  • Ma większą gęstość od czystej wody
  • Może być barwny, o ile użyta sól również jest barwna


Co się dzieje podczas rozpuszczania soli w wodzie?

Kiedy rozpuszczamy sól w wodzie, następuje oderwanie jonów z sieci krystalicznej. Jony są utrzymywane w tej sieci przez oddziaływania elektrostatyczne, z którymi wiąże się pewna energia. Z termodynamiki wiemy, że "same z siebie" zachodzą tylko procesy egzotermiczne. Nasuwa się więc pytanie, skąd bierze się energia potrzebna do rozpuszczenia soli? Otóż składają się na nią dwa czynniki. Pierwszym z nich jest wzrost entropii (nieuporządkowania) - powstający roztwór jonów jest bardziej nieuporządkowany niż kryształ i czysty rozpuszczalnik, co powoduje przesunięcie stanu równowagi w kierunku powstawania roztworu. Drugim jest solwatacja jonów - czyli wiązanie się jonów z cząsteczkami rozpuszczalnika, przy którym wydziela się energia. Solwatacja zachodząca w wodzie nosi nazwę hydratacji. W roztworze wodnym jon sodu jest związany z 5 cząsteczkami wody, natomiast jon magnezu - aż z 15. Niekiedy oba te czynniki nie równoważą energii potrzebnej do rozerwania sieci krystalicznej - wtedy sól jest nierozpuszczalna, jak np. CaCO3.


Sposoby otrzymywania soli

Ponieważ sole, zgodnie z jedną z definicji, są związkami kwasów i zasad, można otrzymać je przez reakcję kwasu z zasadą. Reakcję taką nazywamy zobojętnianiem.

NaOH + HCl → NaCl + H2O
2 NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2 H2O

Jeśli mamy do czynienia z kwasem więcej niż jednoprotonowym, do zobojętnienia którego użyjemy za mało zasady, mogą się tworzyć wodorosole (dawniej nazywane solami kwaśnymi):

NaOH + H2SO4 → NaHSO4 + H2O
2 NaOH + H3PO4 → Na2HPO4 + 2 H2O

Działa to także w drugą stronę, czyli jeśli mamy do czynienia z wielowodorotlenową zasadą i zobojętnimy ją zbyt małą ilością kwasu, mogą się tworzyć hydroksysole (dawniej sole zasadowe):

Mg(OH)2 + HCl → Mg(OH)Cl + H2O
2 Mg(OH)2 + H2CO3 → Mg2(OH)2CO3 + 2 H2O

Sole można także otrzymać na następuące sposoby:

  • metal aktywny + kwas → sól + wodór

    Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2

  • bardziej aktywny metal + sól mniej aktywnego metalu → metal mniej aktywny + sól bardziej aktywnego metalu

    Cu + 2 AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2 Ag

  • metal + niemetal → sól kwasu beztlenowego

    2 Na + S → Na2S

  • tlenek kwasowy + tlenek zasadowy → sól

    MgO + SO3 → MgSO4

  • tlenek kwasowy + zasada → sól + woda

    Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O

  • kwas + tlenek zasadowy → sól + woda

    CuO + HCl → CuCl2 + H2O

  • sól słabego kwasu + mocny kwas → sól mocnego kwasu + słaby kwas

    K2SO3 + 2 HNO3 → 2 KNO3 + H2SO3

  • sól słabej zasady + mocna zasada → sól mocnej zasady + słaba zasada

    CuSO4 + 2 NaOH → Cu(OH)2

  • sól słabego kwasu i mocnej zasady + sól mocnego kwasu i słabej zasady → sól mocnego kwasu i mocnej zasady + sól słabego kwasu i słabej zasady

    Na2CO3 + FeSO4 → Na2SO4 + FeCO3

↓ oznacza, że produkt jest nierozpuszczalny i wytrąca się z roztworu. ↑ oznacza, że produkt jest gazem i ulatnia się z roztworu.


Nazewnictwo soli

Wszystkie sole nazywamy według podobnego schematu: na początku wymieniamy nazwę kwasu z końcówką -an (gdy nazwa kwasu kończy się na -owy), -yn (jeśli nazwa kwasu kończy się na -awy) lub -ek (jeśli jest to kwas beztlenowy), a następnie nazwę metalu (ew. metali w porządku alfabetycznym) w dopełniaczu. Jeśli metal może tworzyć związki na więcej niż jednym stopniu utlenienia, podajemy stopień utlenienia metalu. Zamiast stosować końcówki -an i -yn można także stosować stopnie utlenienia atomu niemetalu w kwasie. Czasem może to jednak prowadzić do nieporozumień, ponadto tego typu nazwy nie widnieją w katalogu żadnej z firm dostarczających odczynniki. Oto przykłady:

  • FeSO4 - siarczan żelaza(II)
  • FeSO3 - siarczyn żelaza(II) (siarczan(IV) żelaza(II))
  • NaNO2 - azotyn sodu (azotan(III) sodu)
  • KAl(SO4)2 - siarczan glinu potasu
  • NaCN - cyjanek sodu
  • BaCl2 - chlorek baru
  • KI - jodek potasu

Oczywiście wodoro- i hydroksysole też mają swoje nazwy. Tworzymy je, używając przedrostka wodoro- lub hydroksy-. Bardziej skomplikowane wodorosole nazywamy jak sole wodoru. Oto przykłady:

 

  • Al(OH)2Cl - chlorek dihydroksyglinu
  • Al(OH)Cl2 - chlorek hydroksyglinu
  • NaH2PO4 - diwodorofosforan sodu
  • Na2HPO4 - wodorofosforan sodu (lub wodorofosforan disodu)
  • NaHCO3 - wodorowęglan sodu
  • MgH2[Fe(CN)6] - heksacyjanożelazian(II) magnezu diwodoru

Wiele soli, zwłaszcza metali przejściowych, tworzy związki z wodą. Związki takie nazwamy hydratami lub solami uwodnionymi. Przykładem takiej soli jest CuSO4 · 5 H2O lub 2 CaSO4 · H2O. Sól uwodnioną CuSO4 · 5 H2O można nazwać na kilka sposobów: pentahydrat siarczanu miedzi(II), siarczan miedzi(II) 5 hydrat lub siarczan miedzi(II) pięciowodny. Zamiast słowa "hydrat" można także używać słowa "wodzian", będącego polskim odpowiednikiem.

 

Artykuł napisali:

Tweenk i MaLuTkI

Czytany 39859 razy Ostatnio zmieniany środa, 07 grudnia 2011 20:53
Zaloguj się, by skomentować