Wzory soli, dysocjacja i zobojętnianie - Chemia Nowej Ery 8

1.Sól - w życiu codziennym i w chemii

Na co dzień „sól” to chlorek sodu $\ce{NaCl}$ - bezbarwna, stała substancja krystaliczna o słonym smaku, dobrze rozpuszczalna w wodzie. W chemii sole to cała grupa związków chemicznych pochodzących od wodorotlenków i kwasów.

2.Budowa soli

Sole to związki chemiczne zbudowane z kationów metali (lub kationów będących grupą atomów, np. $\ce{NH4+}$) oraz anionów reszt kwasowych. Są związkami jonowymi (np. w krysztale $\ce{NaCl}$ występują wiązania jonowe), dlatego nie zapisuje się ich wzorów strukturalnych.

3.Wzór ogólny soli

$\ce{M_{m}R_{n}}$, gdzie M - symbol metalu lub grupy atomów (np. $\ce{NH4+}$), R - symbol reszty kwasowej, n - wartościowość metalu (równa liczbie anionów reszty kwasowej), m - wartościowość reszty kwasowej (równa liczbie kationów metalu).

4.Podział soli

Ze względu na budowę reszt kwasowych sole dzielimy na sole kwasów beztlenowych (np. chlorek sodu $\ce{NaCl}$) i sole kwasów tlenowych (np. siarczan(VI) sodu $\ce{Na2SO4}$).

5.Tworzenie nazw soli

Nazwę soli tworzy się od nazwy kwasu: do nazwy reszty kwasowej dodaje się nazwę metalu w dopełniaczu. Nazwy soli kwasów beztlenowych mają końcówkę -ek (chlorek sodu), a kwasów tlenowych - końcówkę -an (azotan(V) potasu).

6.Wartościowość metalu w nazwie soli

Jeśli metal przyjmuje różne wartościowości, podaje się ją w nazwie soli cyfrą rzymską w nawiasie, np. miedź może być I- lub II-wartościowa, więc $\ce{CuCl2}$ to chlorek miedzi(II). Gdy metal ma jedną wartościowość (np. sód), nie podaje się jej.

7.Sole kwasów beztlenowych - nazwy i reszty kwasowe

Od kwasu chlorowodorowego $\ce{HCl}$ pochodzą chlorki (anion $\ce{Cl-}$, reszta I-wartościowa), a od kwasu siarkowodorowego $\ce{H2S}$ - siarczki (anion $\ce{S^2-}$, reszta II-wartościowa).

8.Sole kwasów tlenowych - nazwy i reszty kwasowe

$\ce{H2SO3}$ - siarczany(IV), anion $\ce{SO3^2-}$ (II); $\ce{H2SO4}$ - siarczany(VI), anion $\ce{SO4^2-}$ (II); $\ce{HNO3}$ - azotany(V), anion $\ce{NO3-}$ (I); $\ce{H3PO4}$ - fosforany(V), anion $\ce{PO4^3-}$ (III).

9.Reguła równowagi wartościowości

W poprawnym wzorze soli: liczba kationów metalu · wartościowość metalu = liczba anionów reszty kwasowej · wartościowość reszty, czyli $m \cdot n = n \cdot m$. Np. w $\ce{Al2(SO4)3}$: $2 \cdot \mathrm{III} = 3 \cdot \mathrm{II}$.

10.Ustalanie wzoru soli na podstawie nazwy

1) Napisz wzór kwasu, od którego pochodzi sól, i określ wartościowość reszty kwasowej (równą liczbie atomów wodoru w kwasie). 2) Zapisz symbol metalu i resztę, zaznacz wartościowości. 3) Dobierz indeksy tak, by zachować równowagę wartościowości. 4) Sprawdź, czy wzór jest najprostszy.

11.Wzór najprostszy soli

Gdy indeksy we wzorze mają wspólny dzielnik, dzieli się je przez największy wspólny dzielnik. Np. dla siarczanu(VI) wapnia z wartościowości wychodzi $\ce{Ca2(SO4)2}$ - po podzieleniu przez 2 poprawny wzór to $\ce{CaSO4}$.

12.Ustalanie nazwy soli na podstawie wzoru

1) Ustal kwas, od którego pochodzi sól, i nazwę reszty kwasowej oraz jej wartościowość. 2) Z równowagi wartościowości określ wartościowość metalu. 3) Sprawdź, czy metal przyjmuje różne wartościowości - jeśli tak, dopisz ją w nazwie. 4) Podaj nazwę, np. $\ce{CuCl2}$ - chlorek miedzi(II).

13.Barwy fajerwerków

Barwy fajerwerków pochodzą od kationów metali z soli: strontu i litu - czerwona, wapnia - ceglastoczerwona, sodu - żółta, magnezu i glinu - biała, baru - zielona.

14.Kamień kotłowy

Osad powstający podczas ogrzewania wody twardej, np. w czajniku lub pralce. Woda twarda zawiera rozpuszczone sole głównie wapnia i magnezu, a kamień kotłowy tworzą trudno rozpuszczalne sole tych metali.

15.Badanie rozpuszczalności soli w wodzie

Azotan(V) potasu $\ce{KNO3}$ daje bezbarwny roztwór, siarczan(VI) miedzi(II) $\ce{CuSO4}$ - niebieski, klarowny roztwór, a siarczan(VI) wapnia $\ce{CaSO4}$ - białą zawiesinę, która opada na dno. Wniosek: nie wszystkie sole dobrze rozpuszczają się w wodzie.

16.Tabela rozpuszczalności soli i wodorotlenków

Pokazuje, jak substancja rozpuszcza się w wodzie: R - dobrze (powyżej 2 g/100 g wody), S - średnio (0,1-2 g/100 g wody), T - trudno (poniżej 0,1 g/100 g wody). Odczyt: komórka na przecięciu wiersza kationu i kolumny anionu.

17.Rozpuszczalność wybranych soli

Chlorki, bromki, jodki i azotany(V) sodu i glinu oraz azotany(V) srebra i ołowiu(II) są dobrze rozpuszczalne (R). Chlorek, bromek i jodek srebra są trudno rozpuszczalne (T; bromek - osad jasnożółty, jodek - żółty), a chlorek, bromek i jodek ołowiu(II) - średnio rozpuszczalne (S).

18.Dysocjacja elektrolityczna (jonowa) soli

Rozpad soli pod wpływem cząsteczek wody na kationy metali (lub kationy będące grupą atomów, np. $\ce{NH4+}$) i aniony reszt kwasowych. Ulegają jej sole rozpuszczalne w wodzie, a także sole stopione.

19.Przebieg dysocjacji chlorku sodu

Cząsteczki wody otaczają kryształ $\ce{NaCl}$ i osłabiają wiązania. Potem odrywają jony: biegun dodatni cząsteczki wody zwraca się do $\ce{Cl-}$, a ujemny - do $\ce{Na+}$. W końcu kryształ całkowicie rozpada się na kationy sodu i aniony chlorkowe.

20.Sole jako elektrolity

Wodne roztwory soli i sole stopione przewodzą prąd elektryczny, bo zawierają jony powstałe w dysocjacji elektrolitycznej. Dlatego sole są elektrolitami.

21.Ogólne równanie dysocjacji elektrolitycznej soli

$\ce{M_{m}R_{n} ->[H2O] m M^{n+} + n R^{m-}}$, gdzie M - symbol metalu lub grupy atomów, R - symbol reszty kwasowej, n - wartościowość metalu, m - wartościowość reszty kwasowej.

22.Ładunki jonów w dysocjacji soli

Ładunek kationu jest liczbowo równy wartościowości metalu (lub grupy atomów), a ładunek anionu - wartościowości reszty kwasowej. Liczba ładunków dodatnich jest równa liczbie ładunków ujemnych, np. z $\ce{Al2(SO4)3}$: $2 \cdot (3+) = 6$ i $3 \cdot (2-) = 6$.

23.Dysocjacja chlorku sodu, siarczku sodu i siarczanu(VI) potasu

$\ce{NaCl ->[H2O] Na+ + Cl-}$; $\ce{Na2S ->[H2O] 2Na+ + S^2-}$; $\ce{K2SO4 ->[H2O] 2K+ + SO4^2-}$. Powstają kationy metalu i aniony: chlorkowy, siarczkowy, siarczanowy(VI).

24.Dysocjacja azotanu(V) wapnia, chlorku glinu i siarczanu(VI) glinu

$\ce{Ca(NO3)2 ->[H2O] Ca^2+ + 2NO3-}$; $\ce{AlCl3 ->[H2O] Al^3+ + 3Cl-}$; $\ce{Al2(SO4)3 ->[H2O] 2Al^3+ + 3SO4^2-}$. Kation wapnia ma ładunek 2+, a kation glinu 3+ - tak jak wartościowość tych metali.

25.Dysocjacja węglanu amonu

$\ce{(NH4)2CO3 ->[H2O] 2NH4+ + CO3^2-}$. Węglan amonu dysocjuje na kationy amonu (kation będący grupą atomów) i aniony węglanowe.

26.Odczytywanie równań dysocjacji soli

Podajemy, na jakie jony rozpada się sól: kation + nazwa metalu, anion + przymiotnik od reszty, np. siarczan(VI) potasu dysocjuje na kationy potasu i aniony siarczanowe(VI). Aniony: chlorkowy, siarczkowy, siarczanowy(IV), siarczanowy(VI), azotanowy(V), fosforanowy(V), węglanowy.

27.Substancje o przeciwnych charakterach chemicznych

Reakcje chemiczne przebiegają łatwiej, gdy reagują ze sobą substancje o przeciwnych charakterach chemicznych, np. metal z niemetalem albo kwas z zasadą.

28.Reakcja kwasu z zasadą - doświadczenie

Do roztworu wodorotlenku sodu dodaje się fenoloftaleinę - roztwór barwi się na malinowo. Podczas dodawania kroplami kwasu chlorowodorowego roztwór się odbarwia. Wniosek: zaszła reakcja chemiczna - z substancji o odczynie zasadowym powstała substancja o odczynie obojętnym.

29.Reakcja zobojętniania

Reakcja kwasu z zasadą, w wyniku której powstaje cząsteczka wody. Ogólny przebieg: kwas + zasada → sól + woda. Jest jednym ze sposobów otrzymywania soli.

30.Zapis cząsteczkowy i jonowy zobojętniania HCl zasadą sodową

Cząsteczkowo: $\ce{HCl + NaOH -> NaCl + H2O}$. Kwas, zasada i sól dysocjują w wodzie, więc jonowo: $\ce{H+ + Cl- + Na+ + OH- -> Na+ + Cl- + H2O}$. Wody nie rozpisuje się na jony.

31.Zapis jonowy skrócony

Z zapisu jonowego pomija się jony, które występują po obu stronach równania bez zmian (np. $\ce{Na+}$ i $\ce{Cl-}$). Zostają tylko jony, które reagują: $\ce{H+ + OH- -> H2O}$. Współczynniki skraca się, jeśli mają wspólny dzielnik.

32.Zobojętnianie kwasu siarkowego(VI) zasadą sodową

$\ce{H2SO4 + 2NaOH -> Na2SO4 + 2H2O}$; jonowo: $\ce{2H+ + SO4^2- + 2Na+ + 2OH- -> 2Na+ + SO4^2- + 2H2O}$; skrócenie daje $\ce{2H+ + 2OH- -> 2H2O}$, a po podzieleniu przez 2: $\ce{H+ + OH- -> H2O}$.

33.Na czym polega reakcja zobojętniania

To reakcja między kationami $\ce{H+}$ (decydują o odczynie kwasowym) a anionami $\ce{OH-}$ (decydują o odczynie zasadowym), której produktem są cząsteczki wody. Odczyn staje się obojętny po dodaniu ściśle określonej ilości kwasu do zasady.

34.Zobojętnianie wokół nas

Ślina zobojętnia kwasy w jamie ustnej - pomaga żucie gumy bez cukru przez 20 minut po jedzeniu. Leki o odczynie zasadowym zobojętniają nadmiar kwasu solnego przy nadkwasocie. Kwasowy jad pszczoły neutralizuje roztwór sody oczyszczonej, a zasadowy jad osy - plasterek cebuli.

35.Reakcje magnezu z kwasami - doświadczenie

Magnez wrzucony do kwasu chlorowodorowego i do roztworu kwasu siarkowego(VI) reaguje gwałtownie: wydzielają się pęcherzyki gazu, a probówki się nagrzewają. Zbliżone łuczywo daje charakterystyczny dźwięk. Wniosek: wydziela się wodór (magnez wypiera go z kwasu), a reakcje są egzotermiczne.

36.Równania reakcji magnezu z kwasami

$\ce{Mg + 2HCl -> MgCl2 + H2 ^}$ (powstaje chlorek magnezu i wodór); $\ce{Mg + H2SO4 -> MgSO4 + H2 ^}$ (powstaje siarczan(VI) magnezu i wodór).

37.Szereg aktywności metali

Zbiór metali uporządkowanych od najbardziej do najmniej aktywnego chemicznie: Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Sn, Pb, (H), Cu, Ag, Hg, Pt, Au. Aktywność określa się na podstawie wypierania wodoru z kwasu i wody. Metale przed wodorem wypierają wodór z wody i kwasów, metale za wodorem - nie.

38.Metale szlachetne

Metale mniej aktywne chemicznie od wodoru: miedź, srebro, rtęć, platyna i złoto. Nie wypierają wodoru z wody i kwasów, np. miedź w kwasie chlorowodorowym nie daje żadnych objawów reakcji.

39.Otrzymywanie soli z metalu i kwasu

Ogólny przebieg: metal (bardziej aktywny od wodoru) + kwas → sól + wodór↑, np. $\ce{Zn + H2SO4 -> ZnSO4 + H2 ^}$. To jeden ze sposobów otrzymywania soli; metal szlachetny + kwas → brak reakcji.

40.Roztwarzanie

Pojęcie używane dla reakcji metalu z kwasem. Metal się nie rozpuszcza, tylko reaguje i powstaje sól - po odparowaniu roztworu nie odzyskuje się metalu. Mówimy więc „metal reaguje z kwasem” albo „metal roztwarza się w kwasie”.