Słowo „sól” towarzyszy nam na co dzień. Solą kuchenną jest dla nas przyprawa, którą dodajemy do potraw, aby poprawić ich smak lub je zakonserwować. Sól kuchenna (NaCl- chlorek sodu) to też sól, ale w sensie chemicznym. W chemii mówiąc „sól”, nigdy nie określa się pojedynczej substancji, ale całą grupę związków o charakterystycznej budowie oraz właściwościach.
Budowa i podział soli
Sole są związkami chemicznymi o budowie krystalicznej. Składają się z kationów metali (lub kationu amonu NH4+) oraz anionów reszt kwasowych. Dla przykładu, w dobrze znanej soli kuchennej, czyli chlorku sodu NaCl kationem jest jon sodu Na+, a anionem jon chlorkowy Cl–. Zdecydowana większość soli posiada budowę krystaliczną. Jednak w przyrodzie znane są cząsteczki soli, które mimo iż występują w stanie stałym, to nie posiadają budowy krystalicznej. Taką substancją jest np. difosforan (V) cyny (II) – Sn2P2O7. Istnieją także sole mające postać ciekłą w temperaturze pokojowej, np. fluorek antymonu (V) – SbF5.
W zależności od tego, jak zbudowana jest dana sól, wyróżnia się:
Sole kwasów tlenowych
Są to związki chemiczne, których aniony pochodzą od takich kwasów jak np. azotowy (V), azotowy (III), siarkowy (VI), węglowy, fosforowy (V) i innych kwasów tlenowych.
Sole kwasów beztlenowych
Stanowią pochodne kwasów beztlenowych (wodnych roztworów odpowiednich wodorków pierwiastków 16 i 17 grupy w układzie okresowym pierwiastków).
Sole podwójne i potrójne
Charakteryzują się tym, że w swojej budowie posiadają dwa lub odpowiednio trzy, różne kationy połączone z resztą kwasową.
Wodorosole
Nazywane są inaczej również jako sole kwaśne. Powstają z kwasów, w których nie wszystkie atomy wodoru zostały zastąpione kationami metali.
Hydroksosole
Hydroksosolami określa się sole, w których nie wszystkie aniony wodorotlenkowe zostały zastąpione anionami reszt kwasowych.
Hydraty
Hydraty to sole uwodnione, czyli takie które dodatkowo są związane z jedną lub kilkoma cząsteczkami wody w swoich sieciach krystalicznych.
Nazewnictwo soli
Nazwę soli tworzy się od nazwy kwasu (donoru reszty kwasowej), dodając nazwę metalu, a także uwzględniając jego wartościowość.
Nazewnictwo soli różni się pomiędzy sobą w zależności czy dana sól pochodzi od kwasu tlenowego czy beztlenowego:
- nazwa soli kwasu beztlenowego posiada końcówkę –ek (np. siarczek, jodek, chlorek itp.);
- sole kwasów tlenowych mają końcówkę –an (np. siarczan (VI), siarczan (IV), azotan (V) itp.).
Tworząc nazwy soli, należy zawsze uwzględniać w nazwie wartościowość reszty kwasowej oraz metalu wchodzącego w skład danego związku.
W przypadku soli podwójnych i potrójnych, tworząc ich nazwy chemiczne należy wymieniać kationy w kolejności alfabetycznej, połączone spójnikiem „i”. Ponadto do nazwy podawany jest przedrostek, który określa liczbę atomów metalu w cząsteczce, np. di-, tri- itp.
W nazewnictwie wodorosoli należy pamiętać o przedrostku „wodoro-‘’ , który wskazuje na obecność w cząsteczce soli atomu (lub atomów) wodoru.
Tworząc nazwy hydroksosoli najpierw wymienia się nazwę anionu reszty kwasowej, następnie liczbę jonów wodorotlenkowych, a na końcu nazwę metalu.
W nazwach soli uwodnionych, czyli hydratów, konieczne jest podanie pełnej nazwy soli, a następnie wskazanie na ilość przyłączonych cząsteczek wody.
W chemii niezwykle rozpowszechnione jest stosowanie nazw zwyczajowych dla różnych soli. Najlepszym przykładem może być wodorowęglan sodu, czyli popularna soda oczyszczona, wykorzystywana do pieczenia, jako dodatek do napojów gazowanych czy leków na nadkwasotę. Siarczan (VI) wapnia –woda (1/2) jest nazwą systematyczną gipsu krystalicznego, a azotan (V) sodu to popularna saletra chilijska. Nazwy zwyczajowe na tyle stały się popularne, że są powszechnie używane.
Właściwości soli
Sole tworzą kryształy, które posiadają budowę jonową – są zbudowane z jonów. Większość z nich nie posiada zabarwienia (bardzo często biały kolor kryształów danej soli jest spowodowany stopniem jej rozdrobnienia, podczas gdy w rzeczywistości jej kryształy są bezbarwne). Ale istnieje duża grupa tych związków, które posiadają zabarwienie np.:
- sole posiadające kationy miedzi zazwyczaj są zielone lub niebieskie,
- dla soli niklu charakterystyczne jest zabarwienie zielone,
- żelazo sprawia, że jego związki są żółte brązowe lub zielone.
Występująca barwa jest uzależniona od stopnia wartościowości jaką przyjmuje w określonym związku pierwiastek chemiczny. W przypadku soli uwodnionych, ich barwa często różni się od zabarwienia soli bezwodnej. Na przykład chlorek kobaltu (II) (CoCl2) jest niebieski, a w miarę łączenia się jego cząsteczek z wodą (przechodzenia w formę uwodnioną), jego barwa zmienia się na różową.
Rozpuszczalność soli w wodzie jest różna. Większość z nich, jak azotany (V), sole sodu, potasu czy amonu, są bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie – ulegają w niej dysocjacji. Istnieje także spora grupa, która tworzy nierozpuszczalne osady. Jeśli nie mamy pewności, które związki są dobrze rozpuszczalne, a które wręcz przeciwnie – warto skorzystać z tablic rozpuszczalności.
Dysocjacja jonowa soli wiąże się z ich przewodnością elektryczną i polega na rozpadzie w roztworach wodnych cząsteczek na kationy oraz aniony. Sole, które ulegają dysocjacji mają zdolność do przenoszenia ładunków elektrycznych, czyli do przewodzenia prądu. Ale warto pamiętać, że prąd przewodzą także stopione sole.
Zastosowanie wybranych soli
Związki chemiczne nazywane solami, bez wątpienia są obecne praktycznie w każdej dziedzinie naszego życia ze względu na różnorodność i właściwości tych substancji. Poniżej przedstawiono wybrane zastosowania dla trzech przykładowych soli.
Sól kuchenna
Najbardziej znaną solą bez wątpienia jest sól kuchenna, czyli chlorek sodu (NaCl). Na co dzień stosowana jako przyprawa do potraw. Sól kuchenna ma właściwości konserwujące. Ponadto jest wykorzystywana w garbarstwie czy przemyśle szklarskim. Wodny roztwór chlorku sodu to tak zwany roztwór fizjologiczny mający zastosowanie w farmacji i medycynie.
Węglan wapnia
Węglan wapnia (CaCO3) jest popularnym składnikiem wykorzystywanym do otrzymywania past do zębów, zapraw budowlanych oraz farb. W szkołach węglan wapnia jest powszechnie stosowany w postaci kredy do tablic. Sól ta jest także ważnym składnikiem nawozów, ze względu na zdolność do podwyższania pH gleby (zobojętnianie zawartych w niej kwasów).
Manganian (VII) potasu
Manganian (VII) potasu (KMnO4) ze względu na właściwości utleniające jest ważnym komponentem środków o właściwościach odkażających do dezynfekcji czy przemywania ran. Ponadto może być wykorzystany do wytwarzania tlenu (w skali laboratoryjnej).