Колымские рассказы шаламов краткое содержание всех глав. Варлам шаламов - ночью. Житие инженера Кипреева
Основания могут взаимодействовать:
- с неметаллами -
6KOH + 3S → K2SO 3 + 2K 2 S + 3H 2 O;
- с кислотными оксидами -
2NaOH + CO 2 → Na 2 CO 3 + H 2 O;
- с солями (выпадение осадка, высвобождение газа) -
2KOH + FeCl 2 → Fe(OH) 2 + 2KCl.
Существую также другие способы получения:
- взаимодействие двух солей -
CuCl 2 + Na 2 S → 2NaCl + CuS↓;
- реакция металлов и неметаллов -
- соединение кислотных и основных оксидов -
SO 3 + Na 2 O → Na 2 SO 4 ;
- взаимодействие солей с металлами -
Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu.
Химические свойства
Растворимые соли являются электролитами и подвержены реакции диссоциации. При взаимодействии с водой они распадаются, т.е. диссоциируют на положительно и отрицательно заряженные ионы - катионы и анионы соответственно. Катионами являются ионы металлов, анионами - кислотные остатки. Примеры ионных уравнений:
- NaCl → Na + + Cl − ;
- Al 2 (SO 4) 3 → 2Al 3 + + 3SO 4 2− ;
- CaClBr → Ca2 + + Cl - + Br - .
Помимо катионов металлов в солях могут присутствовать катионы аммония (NH4 +) и фосфония (PH4 +).
Другие реакции описаны в таблице химических свойств солей.
Рис. 3. Выделение осадка при взаимодействии с основаниями.
Некоторые соли в зависимости от вида разлагаются при нагревании на оксид металла и кислотный остаток или на простые вещества. Например, СаСO 3 → СаO + СО 2 , 2AgCl → Ag + Cl 2 .
Что мы узнали?
Из урока 8 класса химии узнали об особенностях и видах солей. Сложные неорганические соединения состоят из металлов и кислотных остатков. Могут включать водород (кислые соли), два металла или два кислотных остатка. Это твёрдые кристаллические вещества, которые образуются в результате реакций кислот или щелочей с металлами. Реагируют с основаниями, кислотами, металлами, другими солями.
Соли можно рассматривать как продукты, полученные путём замещения атомов водорода в кислотах на металлы или ионы аммония, или гидроксогрупп в основаниях на кислотные остатки. В зависимости от этого выделяют средние, кислые и основные соли. Рассмотрим, как составить формулы этих солей.
Средние соли
Средними или нормальными называют те соли, в которых присутствуют только атомы металлов и кислотные остатки. Их рассматривают как продукты полного замещения атомов H в кислотах или ОН− групп в основаниях.
Составим формулу средней соли, образованной фосфорной кислотой H3PO4 и основанием Ca(OH)2. Для этого на первом месте запишем формулу металла, а на втором — кислотного остатка. Металл в данном случае — Ca, остаток — PO4.
Далее определим валентности этих частиц. Кальций, будучи металлом второй группы, двухвалентен. Валентность остатка трёхосновной фосфорной кислоты равна трём. Запишем эти значения римскими цифрами над формулами частиц: для элемента Ca – а II, а для PO4 –III.
Если полученные значения сокращаются на одно и то же число, то предварительно производим сокращение, если нет — сразу записываем их арабскими цифрами накрест. То есть индекс 2 пишем у фосфата, а 3 — у кальция. Получаем: Ca3(PO4)2
Ещё проще воспользоваться значениями зарядов этих частиц. Они записаны в таблице растворимости. У Ca – 2+, а у PO4 – 3-. Остальные действия будут теми же, что и при составлении формул по валентности.
Кислые и основные соли
Теперь составим формулу кислой соли, образованной этими же веществами. Кислыми называют соли, в которых не все атомы H из соответствующей кислоты замещены металлами.
Предположим, что из трех атомов H в фосфорной кислоте только два замещены катионами металлов. Составление формулы вновь начинаем с записи металла и кислотного остатка.
Валентность остатка HPO4 равна двум, так как в кислоте H3PO4 заместили два атома H. Записываем значения валентностей. В этом случае II и II сокращаются на 2. Индекс 1, как уже было сказано выше, в формулах не указывают. Получаем в итоге формулу CаHPO4
Можно воспользоваться и значениями зарядов. Величину заряда частицы HPO4 определяем следующим образом: заряд H равен 1+, заряд PO4 — 3-. Итого в сумме +1 + (-3) = -2. Запишем полученные значения над символами частиц: 2 и 2 сокращаются на 2, индекс 1 в формулы солей не записывают. В итоге получается формула CaHPO4 — гидрофосфат кальция.
Если при образовании соли не все группы ОН- в основании замещены на кислотные остатки, соль называют основной.
Запишем формулу основной соли, образованной серной кислотой (H2SO4) и гидроксидом магния(Mg(OH)2).
Из определения следует, что в состав основной соли входит кислотный остаток. В данном случае это SO4. Валентность его равна II, заряд 2-. Вторая частица — это продукт неполного замещения групп ОН в основании, то есть MgOH. Его валентность равна I (убрали одну одновалентную группу ОН), заряд +1 (сумма зарядов Mg 2+ и ОН −.
Обратите внимание на названия кислых и основных солей. Их называют так же, как и нормальные, только с добавлением приставки «гидро» к названию кислой соли и «гидроксо» к основной.
Двойные и комплексные соли
Двойными называют соли, в которых один кислотный остаток соединен с двумя металлами. Например, в составе алюмокалиевых квасцов на один сульфат-ион приходится ион калия и ион алюминия. Составим формулу:
- Запишем формулы всех металлов и кислотного остатка: KAl SO4.
- Проставим заряды: K (+), Al (3+) и SO4 (2-). В сумме заряд катионов 4+, а анионов — 2-. Сокращаем 4 и 2 на 2.
- Записываем итог: KAl(SO4)2 — сульфат алюминия-калия.
Комплексные соли содержат комплексный анион или катион: Na — тетрагидроксоалюминат натрия, Cl — хлорид диамминмеди (II). Подробнее комплексные соединения будут рассмотрены в отдельной главе.
В предыдущих разделах постоянно встречались реакции, в которых образуются соли.
Солями называются вещества, в которых атомы металла связаны с кислотными остатками.
Исключением являются соли аммония, в которых с кислотными остатками связаны не атомы металла, а частицы NH 4 + . Примеры типичных солей приведены ниже.
NaCl – хлорид натрия,
Na 2 SO 4 – сульфат натрия,
СаSO 4 – сульфат кальция,
СаCl 2 – хлорид кальция,
(NH 4) 2 SO 4 – сульфат аммония.
Формула соли строится с учетом валентностей металла и кислотного остатка. Практически все соли – ионные соединения, поэтому можно говорить, что в солях связаны между собой ионы металла и ионы кислотных остатков:
Na + Cl – – хлорид натрия
Ca 2+ SO 4 2– – сульфат кальция и т.д.
Названия солей составляются из названия кислотного остатка и названия металла. Главным в названии является кислотный остаток. Названия солей в зависимости от кислотного остатка показаны в таблице 4.6. В верхней части таблицы приведены кислородсодержащие кислотные остатки, в нижней – бескислородные.
Таблица 4-6. Построение названий солей.
|
Соль какой кислоты |
Кислот-ный остаток |
Валент-ность остатка |
Название солей | |
|
Азотная HNO 3 |
Ca(NO 3)2 нитрат кальция |
|||
|
Кремниевая H 2 SiO 3 |
силикаты |
Na 2 SiO 3 силикат натрия |
||
|
Серная H 2 SO 4 |
сульфаты |
PbSO 4 сульфат свинца |
||
|
Угольная H 2 CO 3 |
карбонаты |
Na 2 CO 3 карбонат натрия |
||
|
Фосфорная H 3 PO 4 |
AlPO 4 фосфат алюминия |
|
Бромоводородная HBr |
NaBr бромид натрия |
|||
|
Иодоводородная HI |
KI иодид калия |
|||
|
Сероводородная H 2 S |
сульфиды |
FeS сульфид железа (II) |
||
|
Соляная HCl |
NH 4 Cl хлорид аммония |
|||
|
Фтороводородная HF |
CaF 2 фторид кальция |
Из таблицы 4-6 видно, что названия кислородсодержащих солей имеют окончания «ат », а названия бескислородных солей – окончания «ид ».
В некоторых случаях для кислородсодержащих солей может использоваться окончание «ит ».Например, Na 2 SO 3 – сульфит натрия. Это делается для того, чтобы различать соли серной кислоты (H 2 SO 4) и сернистой кислоты (H 2 SO 3) и в других таких же случаях.
Все соли разделяются на средние, кислые и основные . Средние соли содержат только атомы металла и кислотного остатка. Например, все соли из таблицы 4-6 являются средними солями.
Любую соль можно получить соответствующей реакцией нейтрализации. Например, сульфит натрия образуется в реакции между сернистой кислотой и основанием (едким натром). При этом на 1 моль кислоты требуется взять 2 моля основания:
Если взять только 1 моль основания – то есть меньше, чем требуется для полной нейтрализации, то образуется кислая соль – гидросульфит натрия:
Кислые соли образуются многоосновными кислотами. Одноосновные кислоты кислых солей не образуют.
Кислые соли, помимо ионов металла и кислотного остатка, содержат ионы водорода.
Названия кислых солей содержат приставку «гидро» (от слова hydrogenium – водород). Например:
NaHCO 3 – гидрокарбонат натрия,
K 2 HPO 4 – гидрофосфат калия,
KH 2 PO 4 – дигидрофосфат калия.
Основные соли образуются при неполной нейтрализации основания. Названия основных солей образуют с помощью приставки «гидроксо». Ниже приведен пример, показывающий отличие основных солей от обычных (средних):
Основные соли, помимо ионов металла и кислотного остатка, содержат гидроксильные группы.
Основные соли образуются только из многокислотных оснований. Однокислотные основания таких солей образовать не могут.
В таблице 4.6 приведены международные названия солей. Однако полезно знать также русские названия и некоторые исторически сложившиеся, традиционные названия солей, имеющих важное значение (таблица 4.7).
Таблица 4.7. Международные, русские и традиционные названия некоторых важных солей.
|
Международное название |
Русское название |
Традиционное название |
Применение |
|
|
Карбонат натрия |
Натрий углекислый |
В быту – как моющее и чистящее средство |
||
|
Гидрокарбонат натрия |
Натрий углекислый кислый |
Питьевая сода |
Пищевой продукт: выпечка кондитерских изделий |
|
|
Карбонат калия |
Калий углекислый |
Применяется в технике |
||
|
Сульфат натрия |
Натрий сернокислый |
Глауберова соль |
Лекарственное средство |
|
|
Сульфат магния |
Магний сернокислый |
Английская соль |
Лекарственное средство |
|
|
Хлорат калия |
Калий хлорнова-токислый |
Бертолетова соль |
Применяется в зажигательных смесях для головок спичек |
Например, ни в коем случае нельзя путать соду Na 2 CO 3 и питьевую соду NaHCO 3 . Если нечаянно использовать в пищу соду вместо питьевой соды , можно получить тяжелый химический ожог.
В химии и в технике до сих пор сохраняется много старинных названий. Например, каустическая сода – вовсе не соль, а техническое название гидроксида натрия NaOH. Если обыкновенной содой можно почистить раковину или посуду, то каустическую соду ни при каких обстоятельствах брать в руки или использовать в быту нельзя!
Строение солей аналогично строению соответствующих кислот и оснований. Ниже приведены структурные формулы типичных средних, кислых и основных солей.
Приведем строение и название основной соли, формула которой выглядит: 2 CO 3 – дигидроксокарбонат железа (III). При рассмотрении структурной формулы такой соли становится ясно, что эта соль –продукт частичной нейтрализации гидроксида железа (III) угольной кислотой:
Рассмотрим важнейшие способы получения солей.
Реакция нейтрализации . Растворы кислоты и основания смешивают в нужном мольном соотношении. После выпаривания воды получают кристаллическую соль. Например:
2 . Реакция кислот с основными оксидами . Фактически, это вариант реакции нейтрализации. Например:
3 . Реакция оснований с кислотными оксидами . Это также вариант реакции нейтрализации:
4 . Реакция основных и кислотных оксидов между собой :
5 . Реакция кислот с солями . Этот способ подходит, например, в том случае, если образуется нерастворимая соль, выпадающая в осадок:
6 . Реакция оснований с солями . Для таких реакций подходят только щелочи (растворимые основания). В этих реакциях образуется другое основание и другая соль. Важно, чтобы новое основание не было щелочью и не могло реагировать с образовавшейся солью. Например:
7. Реакция двух различных солей. Реакцию удается провести только в том случае, если хотя бы одна из образующихся солей нерастворима и выпадает в осадок:
Выпавшую в осадок соль отфильтровывают, а оставшийся раствор упаривают и получают другую соль. Если же обе образующиеся соли хорошо растворимы в воде, то реакции не происходит: в растворе существуют лишь ионы, не взаимодействующие между собой:
NaCl + KBr = Na + + Cl + K + + Br
Если такой раствор упарить, то мы получим смесь солей NaCl, KBr, NaBr и KCl, но чистые соли в таких реакциях получить не удается.
8 . Реакция металлов с кислотами . Соли образуются и в окислительно-восстановительных реакциях. Например, металлы, расположенные левее водорода в ряду активности металлов (таблица 4-3), вытесняют из кислот водород и сами соединяются с ними, образуя соли:
9 . Реакция металлов с неметаллами . Эта реакция внешне напоминает горение. Металл «сгорает» в токе неметалла, образуя мельчайшие кристаллы соли, которые выглядят, как белый «дым»:
10 . Реакция металлов с солями . Более активные металлы, расположенные в ряду активности левее , способны вытеснять менее активные (расположенные правее ) металлы из их солей:
Рассмотрим химические свойства солей.
Наиболее распространенные реакции солей – реакции обмена и окислительно-восстановительные реакции. Сначала рассмотрим примеры окислительно-восстановительных реакций.
1 . Окислительно-восстановительные реакции солей .
Поскольку соли состоят из ионов металла и кислотного остатка, их окислительно-восстановительные реакции условно можно разбить на две группы: реакции за счет иона металла и реакции за счет кислотного остатка, если в этом кислотном остатке какой-либо атом способен менять степень окисления.
А) Реакции за счет иона металла.
Поскольку в солях содержится ион металла в положительной степени окисления, они могут участвовать в окислительно-восстановительных реакциях, где ион металла играет роль окислителя. Восстановителем чаще всего служит какой-нибудь другой (более активный) металл:
Принято говорить, что более активные металлы способны вытеснять другие металлы из их солей. Металлы, находящиеся в ряду активности левее (см. параграф 8.3), являются более активными.
Б) Реакции за счет кислотного остатка.
В кислотных остатках часто имеются атомы, способные изменять степень окисления. Отсюда –многочисленные окислительно-восстановительные реакции солей с такими кислотными остатками. Например:
|
соль иодоводородной кислоты | |||||||||||||||
|
соль марганцевой кислоты |
хлорид марганца | |||||||||
2 . Обменные реакции солей .
Такие реакции могут происходить, когда соли реагируют: а) с кислотами, б) с щелочами, в) с другими солями. При проведении обменных реакций берут растворы солей. Общим требованием для таких реакций является образование малорастворимого продукта, который удаляется из раствора в виде осадка. Например:
а) CuSO 4 + H 2 S = CuS↓ (осадок) + H 2 SO 4
AgNO 3 + HCl = AgCl↓ (осадок) + HNO 3
б) FeCl 3 + 3 NaOH = Fe(OH) 3 ↓ (осадок) + 3 NaCl
CuSO 4 + 2 KOH = Cu(OH) 2 ↓ (осадок) + K 2 SO 4
в) BaCl 2 + K 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ (осадок) + 2 KCl
CaCl 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ (осадок) + 2 NaCl
Если хотя бы один продукт таких обменных реакций не уходит из сферы реакции в виде осадка (иногда – в виде газа), то при смешивании растворов образуется только смесь ионов, на которые при растворении распадаются исходная соль и реагент. Таким образом, обменная реакция произойти не может.
В таблице 15 приведены названия часто встречающихся кислот, их молекулярные и структурные формулы, а также формульные единицы и названия соответствующих солей.
Таблица помогает составлять химические формулы солей бескислородных и кислородсодержащих кислот. Для образования химических формул солей надо атомы водорода в кислотах заменить на атомы металлов с учётом их валентности.
Приведённые названия кислот и солей соответствуют принятой международной номенклатуре.
Название бескислородных кислот образуются по правилам для бинарных соединений.
Названия солей начинаются с названия кислотного остатка в именительном падеже. Это название образуется из корня латинского названия химического элемента, образующего кислоту, и окончания "ат" или "ит" в случае солей кислородсодержащих кислот, для солей бескислородных кислот – "ид". Затем в солях бескислородных кислот называется металл в родительном падеже. Причём если атом металла может иметь разную валентность, то её отмечают римской цифрой (в скобках) после названия химического элемента (без пробела). Например, хлорид железа(II) и хлорид олова(IV).
Включение в таблицу названий молекулярных и структурных формул часто встречающихся кислот позволяет легко запомнить приведённые в ней сведения.
Названия кислот типа H n XO m составляют с учётом валентности (степени окисления) центрального атома:
– атом X имеет высшую (или единственную) валентность (степень окисления): H 2 SО 4 – серная; HNО 3 – азотная; Н 2 СО 3 – угольная;
– атом X имеет промежуточные степени окисления: H 2 SO 3 – сернистая; HNО 2 – азотистая; НСlО – хлорноватистая.
Таблица 15
Составление химических формул солей
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ КЛАССОВ
НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Таблица 16 показывает в виде схемы взаимосвязь неорганических веществ разных классов. Изучение свойств веществ показывает, что можно при помощи химических реакций переходить от простых веществ к сложным и от одних сложных веществ к другим. Связь между веществами разных классов, основанная на их взаимопревращениях и отражающая единство их происхождения, называется генетической .
Вещества по составу подразделяются на простые и сложные. Среди простых веществ различают металлы и неметаллы. Эти две группы веществ могут образовывать многочисленные сложные вещества. К основным классам неорганических соединений принадлежат оксиды, гидроксиды и соли. Связь между этими классами веществ обозначена при помощи стрелок.
По таблице можно проследить переходы металлов и неметаллов в оксиды и гидроксиды:
Эти две цепочки превращений аналогичны и роднят металлы и неметаллы.
Однако надо подчеркнуть, что простое вещество металл является родоначальником сложных веществ, обладающих оснóвными свойствами (оснóвных оксидов и оснований). Простое вещество неметалл выступает в качестве родоначальника сложных веществ, проявляющих кислотные свойства (кислотных оксидов и кислот).
Различие свойств кислотных и оснóвных оксидов, а также свойств кислот и оснований приводит к их взаимодействию друг с другом с образованием солей. Таким образом, соли генетически связаны с исходными веществами – металлами и неметаллами – посредством их оксидов и гидроксидов.
Так как соли представляют собой продукты реакций кислот и оснований, то по составу различают средние (нормальные), кислые и оснóвные соли. Кислые соли содержат в своём составе атомы водорода, оснóвные – гидроксогруппы. Названия кислых солей складываются из названий солей с прибавлением слова "гидро", а основных – "гидроксо".
Существуют также двойные соли (соли двух металлов), к ним относят, например, алюмокалиевые квасцы KA1(SО 4) 2 · 12Н 2 О, смешанные соли NаСl · NаF, СаВrСl, комплексные соли Nа 2 , К 3 , К 4 , включая кристаллогидраты СuSО 4 · 5Н 2 О (медный купорос), Nа 2 SО 4 · 10Н 2 О (глауберова соль)
Необходимо научиться составлять химические формулы гидроксидов (кислородсодержащих кислот и оснований) для атома элемента Э с валентностью "n". Гидроксиды получают по реакции присоединения воды к соответствующим оксидам. При этом не имеет значение, происходит ли эта реакция в реальных условиях. Например, химическую формулу угольной кислоты получают сложением всех атомов по уравнению реакции
СО 2 + Н 2 О = Н 2 СО 3 .
Химические формулы метафосфорной , пирофосфорной и ортофосфорной кислот составляют из формулы оксида фосфора(V)1 и соответственно одной, двух и трёх молекул воды:
Р 2 О 5 + Н 2 О = 2НРО 3 ;
Р 2 О 5 + 2Н 2 О = Н 4 Р 2 О 7 ;
Р 2 О 5 + 3Н 2 О = 2Н 3 РО 4 .
Приведённая схема взаимосвязи между классами неорганических веществ не охватывает всего многообразия химических соединений. В этой схеме в качестве бинарных веществ выступают оксиды,
Таблица 16