Соли. Получение и химические свойства.
Рассмотрим важнейшие способы получения солей.
1. 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.
Которые состоят из аниона (кислотного остатка) и катиона (атом металла). В большинстве случаев это кристаллические вещества различной окраски и с разной растворимостью в воде. Простейший представитель данного класса соединений - (NaCl).
Соли делятся на кислые, нормальные и основные.
Нормальные (средние) образуются в случаях, когда в кислоте все атомы водорода замещаются на атомы металла или когда все гидроксильные группы основы замещаются на кислотные остатки кислот (например, MgSO4, Mg (CH3COO) 2). При электролитической диссоциации они разлагаются на положительно заряженные анионы металлов и отрицательно заряженные кислотные остатки.
Химические свойства солей данной группы:
Разлагаются при воздействии высоких температур;
Подвергаются гидролизу (взаимодействие с водой);
Вступают в реакции обмена с кислотами, другими солями и основаниями. При этом следует помнить некоторые особенности данных реакций:
Реакция с кислотой проходит лишь тогда, когда эта чем та, от которой происходит соль;
Реакция с основанием проходит в случае, когда образуется нерастворимое вещество;
Солевой раствор реагирует с металлом, если он стоит в электрохимическом ряду напряжений левее металла, который входит в состав соли;
Солевые соединения в растворах взаимодействуют друг с другом, если при этом образуется нерастворимый продукт обмена;
Редокс, что можно связать со свойствами катиона или аниона.
Кислые соли получают в случаях, когда лишь часть атомов водорода в кислоте замещается на атомы металлов (например, NaHSO4, CaHPO4). При электролитической диссоциации они образуют катионы водорода и металла, анионы кислотного остатка, поэтому химические свойства солей данной группы включают следующие признаки как солевых, так и кислотных соединений:
Подвергаются термическому разложению с образованием средней соли;
Взаимодействуют со щелочью, образуя нормальную соль.
Основные соли получают в случаях, когда лишь часть гидроксильных групп основ замещается на кислотные остатки кислот (например, Cu (OH) или Cl, Fe (OH) CO3). Такие соединения диссоциируют на катионы металлов и анионы гидроксила и кислотного остатка. Химические свойства солей данной группы включают характерные химические признаки и солевых веществ, и основ одновременно:
Характерно термическое разложение;
Взаимодействуют с кислотой.
Существует еще понятие комплексных и
Комплексные содержат комплексный анион или катион. Химические свойства солей такого типа включают реакции разрушения комплексов, сопровождающиеся образованием малорастворимых соединений. Кроме этого, они способны обмениваться лигандами между внутренней и внешней сферой.
Двойные же имеют два различных катиона и могут реагировать с растворами щелочей (реакция восстановления).
Способы получения солей
Данные вещества можно получить следующими способами:
Взаимодействием кислот с металлами, которые способны вытеснять атомы водорода;
При реакции основ и кислот, когда гидроксильные группы основ обмениваются с кислотными остатками кислот;
Действием кислот на амфотерные и соли или металлы;
Действием оснований на кислотные оксиды;
Реакцией между кислотными и основными оксидами;
Взаимодействием солей между собой или с металлами ;
Получение солей при реакциях металлов с неметаллами;
Кислые солевые соединения получают при реакции средней соли с одноименной кислотой;
Основные солевые вещества получают путем взаимодействия соли с небольшим количеством щелочи.
Итак, соли можно получить многими способами, так как они образуются в результате многих химических реакций между различными неорганическими веществами и соединениями.
В уроке 41 «Получение солей » из курса «Химия для чайников » узнаем, какими способами можно получить соли, как их добывают и какое экологические воздействие они оказывают на окружающею среду.
Получение солей
Для получения солей используют реакции, с которыми вы познакомились при изучении химических свойств оксидов, кислот, оснований и солей.
Схемы этих реакций и их примеры приведены в предыдущих уроках на нашем сайте. Номера схем и соответствующие им классы исходных веществ для получения солей указаны в таблице.
Очевидно, что одну и ту же соль можно получить несколькими способами, исходя из разных веществ. Покажем, как пользоваться этой таблицей, на примерах.
Пример 1. Из таблицы видно, что в строке «Основный оксид» находятся цифры 3, 6, 5, 8. Из них цифры 3 и 6 попадают в столбец «Кислотный оксид», а цифры 5 и 8 - в столбец «Кислота». Это значит, что соль можно получить по реакции основного оксида с кислотным оксидом (по схемам 3 или 6), а также с кислотой (по схемам 5 или 8).
Пример 2. Какие вещества реагируют с кислотами с образованием солей? Из таблицы видно, что в столбце «Кислота» находятся числа 7, 5, 8, 9, 11, 10 и 16. Из них число 7 попадает в строку «Металл»; числа 5 и 8 - в строку «Основный оксид»; числа 9 и 11 - в строку «Основание», а числа 10 и 16 - в строку «Соль». Это значит, что соли образуются в результате взаимодействия кислот с металлами (по схеме 7), с основными оксидами (по схемам 5 или 8), с основаниями (по схемам 9 или 11), а также с солями (по схемам 10 или 16).
Экологические проблемы добычи солей
Чаще всего в месторождениях соли находятся не в чистом виде, а в смеси с различными примесями. Эту смесь, которая называется «руда», из глубоких подземных шахт поднимают на поверхность земли и выделяют из нее полезные соли. Ненужные примеси, которые при этом остаются, собираются в больших количествах, образуя огромные соляные отвалы . Внешне они напоминают горы (рис. 125).
Эти отвалы представляют опасность для окружающей среды. Дело в том, что содержащиеся в отвалах вещества растворяются в дождевой воде и в таком виде проникают глубоко в почву, попадают в подземные воды. Почва от этого становится «мертвой», а вода - непригодной для питья и для использования в быту. Поэтому очень важно в настоящее время уменьшить вредное воздействие соляных отвалов на окружающую среду.
Для решения этой проблемы ученые предлагают разные способы. Один из них заключается в том, что руду перерабатывают под землей, оставляя ненужные отходы в подземных пустотах.
Краткие выводы урока:
- Соли получают, используя различные реакции с участием металлов, оксидов, кислот, оснований и солей.
- Одну и ту же соль можно получить несколькими способами.
Надеюсь урок 41 «Получение солей » был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.
Ни один процесс в мире не возможен без вмешательства химических соединений, которые, реагируя между собой, создают основу для благоприятных условий. Все элементы и вещества в химии классифицируются в соответствии со строением и функциями, которые они выполняют. Основными являются кислоты и основания. При их взаимодействии образуются растворимые и нерастворимые соли.
Примеры кислот, солей
Кислота - сложное вещество, которое в своем составе содержит один или более атомов водорода и кислотный остаток. Отличительным свойством таких соединений является способность заменить водород металлом или каким-либо положительным ионом, в результате чего происходит образование соответствующей соли. Практически все кислоты, за исключением некоторых (H 2 SiO 3 - кремниевая кислота), растворимы в воде, причем сильные, такие как HCl (соляная), HNO 3 (азотная), H 2 SO 4 (серная), полностью распадаются на ионы. А слабые (например, HNO 2 - азотистая, H 2 SO 3 - сернистая) - частично. Их водородный показатель (pH), определяющий активность ионов водорода в растворе, меньше 7.
Соль - сложное вещество, состоящее чаще всего из катиона металла и аниона кислотного остатка. Обычно она получается при реагировании кислот и оснований. В результате такого взаимодействия еще выделяется вода. В качестве катионов соли могут служить, например, катионы NH 4 + . Они, так же как и кислоты, могут растворяться в воде с различной степенью растворимости.
Примеры солей в химии: СаСО 3 - карбонат кальция, NaCl - хлорид натрия, NH 4 Cl - хлорид аммония, K 2 SO 4 - сульфат калия и другие.
Классификация солей
В зависимости от количества замещения катионов водородов выделяют следующие категории солей:
- Средние - соли, в которых катионы водороды заменяются полностью на катионы металлов или другие ионы. Такими примерами солей в химии могут послужить самые обычные вещества, которые встречаются чаще всего - KCl, K 3 PO 4 .
- Кислые - вещества, в которых катионы водорода замещаются другими ионами не полностью. Примерами могут послужить гидрокарбонат натрия (NaHCO 3) и гидроортофосфат калия (K 2 HPO 4).
- Основные - соли, в которых кислотные остатки не до конца замещаются гидроксогруппой при избытке основания или недостатке кислоты. К таким веществам относится MgOHCl.
- Комплексные соли: Na, K 2 .
В зависимости от количества присутствующих в составе соли катионов и анионов различают:
- Простые - соли, имеющие в составе один вида катиона и аниона. Примеры солей: NaCl, K 2 CO 3 , Mg(NO3) 2 .
- Двойные - соли, которые состоят из пары типов положительно заряженных ионов. К таким относится сульфат алюминия-калия.
- Смешанные - соли, в которых присутствует два вида аниона. Примеры солей: Са(OCl)Cl.
Получение солей
Эти вещества получаются главным образом при реагировании щелочи с кислотой, в результате чего образуется вода: LiOH + HCl = LiCl + H 2 O.
При взаимодействии кислотного и основного оксидов также образуются соли: СаО + SO 3 = CaSO 4.
Они же получаются при вступлении в реакцию кислоты и металла, который стоит до водорода в электрохимическом ряду напряжений. Как правило, это сопровождается выделением газа: H 2 SO 4 + Li = Li 2 SO 4 + H 2.
При взаимодействии оснований (кислот) с кислотными (основными) оксидами образуются соответствующие соли: 2KOH + SO 2 = K 2 SO 3 + H 2 O; 2HCl + CaO = CaCl 2 + H 2 O.
Основные реакции солей
При взаимодействии соли и кислоты получается другая соль и новая кислота (условием такой реакции является то, что в результате должен выпасть осадок или выделиться газ): HCl + AgNO 3 = HNO 3 + AgCl.
При реагировании двух разных растворимых солей получают: CaCl 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 + 2NaCl.
Некоторые плохо растворимые в воде соли обладают способностью разлагаться на соответствующие продукты реакции при нагревании: СаСО 3 = СаО + СО 2.
Некоторые соли могут подвергаться гидролизу: обратимо (если это соль сильного основания и слабой кислоты (CaCO 3) или сильной кислоты и слабого основания (CuCl 2)) и необратимо (соль слабой кислоты и слабого основания (Ag 2 S)). Соли сильных оснований и сильных кислот (KCl) не гидролизуются.
Они также могут диссоциировать на ионы: частично или полностью, в зависимости от состава.
Существует 10 основных способов получения солей, * основанных на химических свойствах важнейших классов неорганических соединений.
В представленной ниже таблице сведены все эти способы получения солей.
1. Взаимодействие кислот и оснований (реакция нейтрализации), например:
Cu(OH) 2 + H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2Н 2 O
2. Взаимодействие основных или амфотерных оксидов с кислотными оксидами, например:
ВаО + СO 2 = ВаСО 3 Сr 2 O 3 + 3SO 3 = Cr 2 (SO 4) 3
3. Взаимодействие основных или амфотерных оксидов с кислотами, например:
К 2 O + 2НСl = 2КСl + Н 2 O
ZnO + 2HNO) = Zn(NO 3) 2 + Н 2 O
4. Взаимодействие оснований с кислотными оксидами, например:
Са(ОН) 2 + N 2 O 6 = Ca(NO 3) 2 + Н 2 O
5. Взаимодействие щелочей с солями, например:
2LiOH + SnCl 2 = 2LiCl + Sn(OH) 2
6. Взаимодействие солей с кислотами, например:
BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2НС1
К 2 СO 3 + 2НС1 = 2KCl + СO 2 + Н 2 O
7. Взаимодействие солей друг с другом, например:
Na 2 CO 3 + ВаС1 2 = ВаСO 3 ↓ + 2NaCI
8. Взаимодействие солей с металлами, например:
CuCl 2 + Ni = NiCl 2 + Сu
9. Взаимодействие металлов с кислотами.
При взаимодействии большинства кислот (кроме HNO 3 и конц. H 2 SO 4) с металлами, находящимися в ряду напряжений до водорода, наряду с солью образуется водород, например:
Аl + 6НС1 =2А1С1 3 + 3Н 2
Азотная кислота и конц. серная кислота при взаимодействии с металлами также образуют соли, но вместо водорода образуются другие продукты.
Взаимодействие металлов с неметаллами. Этим способом могут быть получены соли некоторых бескислородных кислот, например:
2Fe + 3С1 2 = 2FeCl 3
Специфические методы получения
1. Взаимодействие металлов, оксиды и гидроксиды которых амфотерны, со щелочами. Например, при сплавлении цинка с гидроксидом калия образуется соль - цинкат калия:
Zn (тв.) + 2КОН (тв.) = K 2 ZnO 2 + Н 2
С водным раствором щелочи цинк образует комплексную соль - тетрагидроксоцинкат калия:
Zn + 2КОН + 2Н 2 O = K 2 + Н 2
2. Сплавление солей с некоторыми кислотными оксидами.
При этом нелетучий кислотный оксид вытесняет из соли летучий кислотный оксид. Например:
К 2 СO 3 + SiO 2 = K 2 SiO 3 + СO 2
3. Взаимодействие щелочей с галогенами, например:
С1 2 + 2КОН = КС1 + КСlO + Н 2 O
3С1 2 + 6КОН = 5КС1 + КСlO 3 + 3Н 2 O
4. Взаимодействие галогенидов металлов с галогенами. Более активный галоген вытесняет менее активный из раствора его соли, например:
2КВr + Сl 2 = 2КСl + Вr 2
Применение солей в медицине
Натрия хлорид: При дефиците натрия хлорида в организме он вводится внутривенно или подкожно в виде 0,9%-ного водного раствора, называемого изотоническим. Введение его выравнивает и нормализует осмотическое давление крови. Гипертонические растворы натрия хлорида (3%-нын, 5%-ный, 10%-ный) применяют наружно для компрессов и примочек при лечении гнойных ран. Благодаря осмотическому влиянию эти растворы способствуют отделению гноя из ран. Натрия хлорид используют также для ванн, обтираний, полосканий при заболеваниях верхних дыхательных путей.
Калия хлорид: Основным показанием к применению калия хлорида является нарушение сердечного ритма, особенно в связи с интоксикацией сердечными гликозидами, что связано с обеднением клеток миокарда ионами калия.
Бромиды применяются в качестве успокаивающих средств. Успокаивающее действие препаратов брома основано на их способности усиливать процессы торможения в коре головного мозга. Поэтому бромиды находят применение при неврастении, повышенной раздражительности.
Йодиды применяются как носители йода при гипертиреозе, эндемическом зобе. Если пища или вода не содержат достаточного количества йода, как это бывает в некоторых горных местностях, у местного населения появляется заболевание - кретинизм или зоб.
Калия перманганат: вследствие сильных окислительных свойств применяется как хорошо дезинфицирующее вещество. Калия перманганат применяется как антисептическое средство наружно в водных растворах различной концентрации для промывания ран, полоскания горла, в гинекологической практике, при ожогах кожи.
Натрия тиосульфат: применение натрия тиосульфата основано на его свойстве выделять серу. Препарат используется в качестве противоядия при отравлениях галогенами, цианидами и синильной кислотой. Препарат может использоваться также при отравлении соединениями мышьяка, ртути, свинца. Натрия тиосульфат применяется также при аллергических заболеваниях, артритах, невралгии внутривенно в виде 30%-ного водного рствора.
Натрия сульфат: Глауберова соль применяется в медицине при запорах, как слабительное средство внутрь по 15-30 г на прием. Эта соль может назначаться также как противоядие при отравлениях солями свинца, с которыми дает нерастворимые осадки.
Магния сульфат: принимают внутрь при запорах, в качестве слабительного по 15-30 г на прием. Принимают как спазмолитическое средство при гипертонической болезни в виде 25%-ного раствора (подкожно); для обезболивания родов внутримышечно по 10-20 мл 25%-ного раствора; в качестве противосудорожного средства; как желчегонное средство внутрь в виде 25%-ного раствора.
Магния карбонат: применяется как вяжущее средство. Назначается внутрь по 1-3 г при повышенной кислотности желудочного сока и как легкое слабительное. Входит в состав зубных порошков.
Натрия нитрит : применяют как сосудорасширяющее средство при стенокардии, мигрени или подкожно. Для подкожных инъекций используется обычно в ампулах в виде 1%-ного раствора. Натрия нитрит также находит применение при отравлениях цианидами.
Натрия тетраборат: используется в виде 1-2%-ного раствора для полоскания горла, в мазях и присыпка.
Ионы кальция 6 усиливают жизнедеятельность клеток, способствуют сокращению скелетных мышц и мышцы сердца, они необходимы для формирования костной ткани, свертывание крови происходит только в присутствии ионов кальция. Из солей кальция в медицине применяются кальция сульфат жженый (в стоматологической практике). Растворы солей кальция снимают зуд, вызванный аллергическим состоянием, поэтому их относят к антиаллергическим веществам.
Бария сульфат : нерастворим ни в воде, ни в кислотах, ни в органических растворителях, а поэтому не ядовит. Применение ВаSО 4 в медицине основано на его непроницаемости для рентгеновских лучей, что используется в рентгенологии для получения контрастных рентгеновских снимков и при рентгеноскопическом исследовании пищеварительного тракта. Принимают в виде смешанного с водой - бариевой кашицы. Этой массой заполняют желудок для задержки рентгеновских лучей. Через определенное время она полностью выводится из организма.
Цинка сульфат : применяется в медицине издавна под названием белого купороса, которое объясняется тем, что эта соль бесцветна в отличие от медного и железного купороса. Применяется наружно как антисептическое и вяжущее средство в глазной практике.
Литература:
Основные источники:
1. Пустовалова Л.М., Никанорова И.Е. «Неорганическая химия», Ростов-на-Дону. Феникс. 2005.
Дополнительные источники:
1. Ахметов Н.С. «Общая и неорганическая химия», М., Высшая школа, 2009.
2. Глинка Н.Л. «Общая химия», КноРус, 2009.
3. Кузьменко Н.Е., Еремин В.В. «Начала химии». Современных курс для поступающих в вузы., М., Экзамен, 2002.
4. Хомченко Г.П. «Химия для поступающих в вуз». М., Новая Волна, 2007.
5. Чернобельская Г.М., Чертков И.Н. Химия: Учебное пособие для медицинских образовательных учреждений. – М.: Дрофа. 2005.
6. Оганесян Э.Г., Книжник А.З. «Неорганическая химия». М. Медицина. 1989.