Sole i sole w środowisku przyrodniczym - To jest chemia 1 (ZP)

1.Sole

Związki chemiczne zbudowane z kationów metali (lub kationów będących grupą atomów, np. $\ce{NH4+}$) i anionów reszty kwasowej, np. $\ce{NaCl}$, $\ce{K2SO4}$, $\ce{NH4Cl}$. Między kationami a anionami występują wiązania jonowe.

2.Wzór ogólny soli

$\ce{M_{m}R_{n}}$, gdzie M - symbol metalu (lub grupy atomów, np. $\ce{NH4+}$), R - reszta kwasowa, n - wartościowość metalu, m - wartościowość reszty kwasowej. Wartościowości przepisuje się na krzyż: wartościowość reszty staje się indeksem przy metalu, a wartościowość metalu - indeksem przy reszcie.

3.Rodzaje soli ze względu na budowę

Sole obojętne zawierają kationy metalu (lub np. $\ce{NH4+}$) i aniony reszty kwasowej, np. $\ce{NH4Cl}$, $\ce{Na2S}$, $\ce{K2SO4}$. Wodorosole zawierają oprócz kationów metalu (lub np. $\ce{NH4+}$) atom lub atomy wodoru związane z resztą kwasową, np. $\ce{KHCO3}$, $\ce{NaHSO4}$, $\ce{Ca(H2PO4)2}$.

4.Nazwy soli obojętnych

Do nazwy reszty kwasowej dodaje się nazwę metalu w dopełniaczu. Gdy metal przyjmuje w związkach różne wartościowości, podaje się ją cyfrą rzymską w nawiasie, np. $\ce{CuSO4}$ - siarczan(VI) miedzi(II), $\ce{FeCl3}$ - chlorek żelaza(III). Nazwy soli kwasów beztlenowych mają końcówkę „-ek”, a soli kwasów tlenowych - „-an”.

5.Nazwy soli kwasów beztlenowych

Mają końcówkę „-ek”. Od kwasu fluorowodorowego pochodzą fluorki, od chlorowodorowego - chlorki, od bromowodorowego - bromki, od jodowodorowego - jodki (reszty jednowartościowe: $\ce{F-}$, $\ce{Cl-}$, $\ce{Br-}$, $\ce{I-}$), a od siarkowodorowego - siarczki (reszta dwuwartościowa $\ce{S^2-}$). Np. $\ce{KBr}$ - bromek potasu.

6.Nazwy soli kwasów tlenowych

Mają końcówkę „-an”. Od $\ce{HNO2}$ pochodzą azotany(III) (anion $\ce{NO2-}$), od $\ce{HNO3}$ - azotany(V) ($\ce{NO3-}$), od $\ce{H2SO3}$ - siarczany(IV) ($\ce{SO3^2-}$), od $\ce{H2SO4}$ - siarczany(VI) ($\ce{SO4^2-}$), od $\ce{H2CO3}$ - węglany ($\ce{CO3^2-}$), od $\ce{H3PO4}$ - fosforany(V) ($\ce{PO4^3-}$).

7.Wartościowość reszty kwasowej

Jest równa liczbie atomów wodoru w cząsteczce kwasu, od którego pochodzi sól, np. reszta kwasu siarkowego(VI) $\ce{H2SO4}$ jest dwuwartościowa ($\ce{SO4^2-}$), a reszta kwasu fosforowego(V) $\ce{H3PO4}$ - trójwartościowa ($\ce{PO4^3-}$). Anion reszty kwasowej ma tyle ładunków ujemnych, ile wynosi jej wartościowość.

8.Jak ustalić wzór sumaryczny soli na podstawie jej nazwy?

1) Zapisz symbol metalu i wzór reszty kwasowej (w kolejności odwrotnej do nazwy). 2) Ustal wartościowość metalu (z nazwy lub z układu okresowego) i reszty kwasowej (liczba atomów wodoru w kwasie). 3) Zapisz je nad symbolami. 4) Przepisz je na krzyż jako indeksy. 5) Skróć indeksy, jeśli to możliwe, i napisz wzór. Np. siarczan(VI) glinu: glin - III, reszta $\ce{SO4^2-}$ - II, więc $\ce{Al2(SO4)3}$.

9.Indeksy we wzorach soli: skracanie i nawiasy

Indeksy, które mają wspólny dzielnik, dzieli się przez największy wspólny dzielnik, np. z $\ce{Ca2(CO3)2}$ otrzymuje się $\ce{CaCO3}$. Indeksu 1 nie zapisuje się. Resztę kwasową złożoną z kilku atomów (i kation $\ce{NH4+}$) z indeksem większym niż 1 ujmuje się w nawias, np. $\ce{Ca(NO3)2}$, $\ce{(NH4)2SO4}$.

10.Nazwy wodorosoli

Nazwa anionu z przedrostkiem „wodoro-” + nazwa kationu w dopełniaczu. Liczbę atomów wodoru pokazuje przedrostek liczebnikowy, np. $\ce{NaHCO3}$ - wodorowęglan sodu (soda oczyszczona), $\ce{NaHSO4}$ - wodorosiarczan(VI) sodu, $\ce{Ca(H2PO4)2}$ - diwodorofosforan(V) wapnia.

11.Sposoby otrzymywania soli (10 metod)

1) metal + niemetal, 2) tlenek metalu + tlenek niemetalu, 3) wodorotlenek + tlenek niemetalu, 4) metal + kwas, 5) metal + sól, 6) tlenek metalu + kwas, 7) wodorotlenek + kwas, 8) sól + sól, 9) sól + zasada, 10) sól + kwas. Nie wszystkie sole można otrzymać każdym z tych sposobów.

12.Otrzymywanie soli: metal + niemetal

Metal + niemetal → sól kwasu beztlenowego, np. $\ce{2Na + Cl2 -> 2NaCl}$, $\ce{Mg + Br2 -> MgBr2}$. Pierwiastki 17. grupy w stanie wolnym występują jako cząsteczki dwuatomowe: $\ce{F2}$, $\ce{Cl2}$, $\ce{Br2}$, $\ce{I2}$.

13.Otrzymywanie soli: tlenek metalu + tlenek niemetalu

Tlenek metalu (zasadowy) + tlenek niemetalu (kwasowy) → sól kwasu tlenowego, np. $\ce{K2O + CO2 -> K2CO3}$, $\ce{Na2O + SO2 -> Na2SO3}$. Niemetal ma w tlenku i w reszcie kwasowej tę samą wartościowość, dlatego z $\ce{SO2}$ powstaje siarczan(IV), a z $\ce{SO3}$ - siarczan(VI).

14.Otrzymywanie soli: wodorotlenek + tlenek niemetalu

Wodorotlenek + tlenek niemetalu (kwasowy) → sól kwasu tlenowego + woda, np. $\ce{2KOH + SO3 -> K2SO4 + H2O}$, $\ce{2NaOH + CO2 -> Na2CO3 + H2O}$. Gdy z tlenkiem niemetalu reaguje tlenek metalu, a nie wodorotlenek, woda nie powstaje.

15.Otrzymywanie soli: metal + kwas

Metal bardziej aktywny chemicznie od wodoru + kwas → sól + wodór, np. $\ce{Zn + 2HCl -> ZnCl2 + H2 ^}$, $\ce{Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2 ^}$ (kwas rozcieńczony). Strzałka ↑ oznacza substancję, która wydziela się jako gaz.

16.Otrzymywanie soli: metal + sól

Metal 1 + sól 1 → sól 2 + metal 2, np. $\ce{Fe + CuSO4 -> FeSO4 + Cu}$, $\ce{Fe + Ni(NO3)2 -> Fe(NO3)2 + Ni}$. Metal bardziej aktywny wypiera metal mniej aktywny z roztworu jego soli.

17.Otrzymywanie soli: tlenek metalu + kwas

Tlenek metalu + kwas → sól + woda, np. $\ce{CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O}$, $\ce{MgO + 2HCl -> MgCl2 + H2O}$. Po dodaniu czarnego tlenku miedzi(II) do ogrzewanego kwasu chlorowodorowego proszek zanika, a roztwór barwi się na niebiesko - powstaje rozpuszczalny w wodzie chlorek miedzi(II).

18.Otrzymywanie soli: wodorotlenek + kwas

Wodorotlenek + kwas → sól + woda, np. $\ce{KOH + HCl -> KCl + H2O}$. Świeżo strącony niebieski, galaretowaty osad wodorotlenku miedzi(II) po dodaniu kwasu chlorowodorowego zanika i powstaje klarowny niebieski roztwór: $\ce{Cu(OH)2 + 2HCl -> CuCl2 + 2H2O}$.

19.Otrzymywanie soli: sól + sól

Sól 1 + sól 2 → sól 3↓ + sól 4. Oba substraty muszą być dobrze rozpuszczalne w wodzie, a jeden z produktów musi być trudno rozpuszczalnym osadem, np. $\ce{AgNO3 + NaCl -> AgCl v + NaNO3}$ (biały osad chlorku srebra(I)). Strzałka ↓ oznacza produkt, który strąca się jako osad.

20.Otrzymywanie soli: sól + zasada

Sól 1 + zasada → sól 2 + wodorotlenek. Substraty muszą być dobrze rozpuszczalne w wodzie, a jeden z produktów - trudno rozpuszczalny (sól lub wodorotlenek) albo gazowy, np. $\ce{Na2SO4 + Ba(OH)2 -> BaSO4 v + 2NaOH}$, $\ce{Zn(NO3)2 + 2KOH -> 2KNO3 + Zn(OH)2 v}$.

21.Reakcja soli amonowych z zasadami

Powstają sól, woda i gazowy amoniak, np. $\ce{NH4Cl + NaOH -> NaCl + NH3 ^ + H2O}$, $\ce{(NH4)3PO4 + 3NaOH -> Na3PO4 + 3NH3 ^ + 3H2O}$.

22.Otrzymywanie soli: sól + kwas

Sól 1 + kwas 1 → sól 2 + kwas 2, gdy jeden z produktów strąca się jako osad lub wydziela jako gaz, np. $\ce{BaCl2 + H2SO4 -> BaSO4 v + 2HCl}$, $\ce{K2CO3 + 2HBr -> 2KBr + CO2 ^ + H2O}$. W reakcji węglanu z kwasem powstaje nietrwały kwas węglowy, który rozkłada się na tlenek węgla(IV) i wodę.

23.Właściwości soli

Sole są substancjami krystalicznymi, bezbarwnymi lub barwnymi (np. $\ce{KMnO4}$ - ciemnofioletowy, $\ce{PbI2}$ - żółty, $\ce{CaCO3}$ - biały). Mają wysokie temperatury topnienia i wrzenia oraz różną rozpuszczalność w wodzie. Występują w nich wiązania jonowe. Wodne roztwory soli i stopione sole przewodzą prąd elektryczny - sole są elektrolitami.

24.Skały wapienne

Skały, których głównym składnikiem jest węglan wapnia $\ce{CaCO3}$, np. wapień, kreda i marmur. Sole są składnikami wielu skał i minerałów.

25.Wykrywanie skał wapiennych (węglanu wapnia)

Na próbkę działa się kwasem chlorowodorowym. Wapień, kreda i skorupki jaj reagują - wydziela się bezbarwny gaz, który mętni wodę wapienną, czyli tlenek węgla(IV): $\ce{CaCO3 + 2HCl -> CaCl2 + H2O + CO2 ^}$. W próbkach granitu i gipsu nie widać zmian.

26.Mętnienie wody wapiennej

Woda wapienna to nasycony roztwór wodorotlenku wapnia. Pod wpływem tlenku węgla(IV) mętnieje, bo strąca się trudno rozpuszczalny węglan wapnia: $\ce{CO2 + Ca(OH)2 -> CaCO3 v + H2O}$. Tą reakcją wykrywa się tlenek węgla(IV).

27.Termiczny rozkład wapieni

W bardzo wysokiej temperaturze węglan wapnia rozkłada się na tlenek wapnia i tlenek węgla(IV): $\ce{CaCO3 ->[{T}] CaO + CO2 ^}$. Wydziela się bezbarwny gaz, który mętni wodę wapienną, a w probówce zostaje biały proszek - tlenek wapnia. Jest to reakcja analizy.

28.Wapno palone

Tlenek wapnia $\ce{CaO}$, produkt termicznego rozkładu wapieni. Jest substancją higroskopijną, czyli ma zdolność pochłaniania wody z otoczenia.

29.Gaszenie wapna palonego

Reakcja tlenku wapnia z wodą: $\ce{CaO + H2O -> Ca(OH)2}$. Przebiega bardzo intensywnie, mieszanina silnie się ogrzewa (reakcja egzoenergetyczna), a fenoloftaleina barwi się na malinowo. Produkt - wodorotlenek wapnia $\ce{Ca(OH)2}$ - to wapno gaszone.

30.Przemiany związków wapnia: wapień, wapno palone, wapno gaszone

Węglan wapnia $\ce{CaCO3}$ (główny składnik wapienia) w wysokiej temperaturze tworzy tlenek wapnia $\ce{CaO}$ (wapno palone). Tlenek wapnia z wodą tworzy wodorotlenek wapnia $\ce{Ca(OH)2}$ (wapno gaszone). Wodorotlenek wapnia z tlenkiem węgla(IV) znów tworzy węglan wapnia - tak jak podczas mętnienia wody wapiennej.

31.Twarda woda

Woda zawierająca jony soli różnych metali, zwłaszcza wapnia i magnezu, np. wodorowęglany, chlorki, siarczany(VI).

32.Kamień kotłowy

Osad trudno rozpuszczalnych związków, głównie węglanu wapnia i wodorotlenku magnezu, który powstaje z rozpuszczalnych wodorowęglanów podczas gotowania twardej wody, np. $\ce{Ca(HCO3)2 ->[{100 °C}] CaCO3 v + CO2 ^ + H2O}$, $\ce{Mg(HCO3)2 ->[{100 °C}] Mg(OH)2 v + 2CO2 ^}$.

33.Twardość węglanowa (przemijająca) i twardość trwała (nieprzemijająca)

Twardość węglanową powodują wodorowęglany - usuwa się je, gotując wodę i zlewając ją znad osadu. Twardość trwałą powodują jony metali pochodzące z innych soli, np. chlorków i siarczanów(VI) - nie strącają się one podczas gotowania wody.