Слово «соль» сопровождает нас каждый день. Для нас поваренная соль — это приправа, которую добавляем в пищу, чтобы улучшить ее вкус или сохранить. Поваренная соль (NaCl — хлорид натрия) — это тоже соль, но в химическом смысле. В химии термин «соль» относится не к одному веществу, а к целой группе соединений с характерной структурой и свойствами.
Структура и деление солей
Соли — это химические соединения с кристаллической структурой. Они состоят из катионов металлов (или катиона аммония NH4+) и анионов кислотных остатков. Например, в хорошо известной поваренной соли, то есть хлориде натрия NaCl, катионом является ион натрия Na+, а анионом — ион хлорида Cl—. Подавляющее большинство солей имеет кристаллическую структуру. Однако в природе известны молекулы солей, которые, хотя и находятся в твердом состоянии, не имеют кристаллической структуры. Таким веществом является, например, дифосфат (V) олова (II) — Sn2P2O7. Существуют также соли, которые являются жидкими при комнатной температуре, например, фторид сурьмы (V) — SbF5.
В зависимости от того, как устроена данная соль, различают:
Соли аэробных кислот
Это химические соединения, анионы которых получаются из кислот, таких как, например, азотная (V), азотистая (III), серная (VI), угольная, фосфорная (V) и другие аэробные кислоты.
Соли анаэробных кислот
Являются производными анаэробных кислот (водных растворов соответствующих гидридов элементов 16-й и 17-й групп в периодической таблице элементов).
Двойные и тройные соли
Характеризуются наличием в своей структуре двух или, соответственно, трех различных катионов, связанных с кислотным остатком.
Водородные соли
Также называются еще и кислотными солями. Они образуются из кислот, в которых не все атомы водорода были замещены катионами металлов.
Гидроксосоли
Гидроксосоли (щелочные соли) определяются как соли, в которых не все гидроксильные анионы были замещены анионами кислотных остатков.
Гидраты
Гидраты — это гидратированные соли, то есть соли, которые дополнительно связаны с одной или несколькими молекулами воды в своих кристаллических решетках.
Номенклатура солей
Название соли образуется из названия кислоты (донора кислотного остатка), добавления названия металла, а также с учетом его валентности.
Номенклатура солей различается в зависимости от того, получена ли данная соль из аэробной или анаэробной кислоты:
- название соли анаэробной кислоты имеет окончание -ид (например, сульфид, иодид, хлорид и т. д.);
- соли аэробных кислот имеют окончание -ат (например, сульфат (VI), сульфат (IV), нитрат (V) и т. д.).
Образовывая названия солей, всегда учитывайте в названии валентность кислотного остатка и металла, входящего в состав данного соединения.
В случае двойных и тройных солей при составлении их химических названий катионы необходимо перечислять в алфавитном порядке, соединяя их связкой «и». Кроме того, к названию добавляется приставка, указывающая на количество атомов металла в молекуле, например, ди-, три- и т. д.
При наименовании водородных солей важно помнить о слове «водородный» или «гидроген», которое указывает на наличие атома (или атомов) водорода в молекуле соли.
При образовании гидроксосолей сначала указывается название аниона кислотного остатка, затем число гидроксильных ионов и, наконец, название металла.
В названиях гидратированных солей, то есть гидратов, необходимо приводить полное название соли, за которым следует указание на количество присоединенных молекул воды.
В химии чрезвычайно распространено использование общих названий для различных солей. Лучший пример — водородный карбонат натрия (бикарбонат натрия), то есть популярная пищевая сода, применяемая в выпечке, как добавка в газированные напитки или лекарства от повышенной кислотности. Сульфат (VI) кальция — вода (1/2) — это систематическое название кристаллического гипса, а нитрат натрия (V) — популярная чилийская селитра. Обычные названия стали настолько популярными, что используются повсеместно.
Свойства солей
Соли образуют кристаллы, которые имеют ионную структуру — они состоят из ионов. Большинство из них не имеют цвета (очень часто белый цвет кристаллов данной соли объясняется степенью ее помола, в то время как на самом деле ее кристаллы бесцветны). Но существует большая группа соединений, которые действительно имеют цвет, например:
- соли, содержащие катионы меди, обычно зеленого или синего цвета,
- для солей никеля характерна зеленая окраска,
- железо придает своим соединениям желто-коричневый или зеленый цвет.
Появляющийся цвет зависит от степени валентности химического элемента, которую он принимает в конкретном соединении. В случае гидратированных солей их цвет часто отличается от цвета безводной соли. Например, у хлорида кобальта (II) (CoCl2) синий цвет, но по мере соединения его молекул с водой (перехода в гидратированную форму) его цвет меняется на розовый.
Растворимость солей в воде различна. Большинство из них, такие как нитраты (V), соли натрия, калия или аммония, хорошо растворимы в воде — они диссоциируют в ней. Существует также большая группа, которая образует нерастворимые осадки. Если нет уверенности, какие соединения хорошо растворимы, а какие, наоборот, не растворяются — стоит воспользоваться таблицами растворимости.
Ионная диссоциация солей связана с их электропроводностью и включает в себя распад молекул на катионы и анионы в водных растворах. Соли, которые диссоциируют, обладают способностью нести электрический заряд, т. е. проводить электричество. Но стоит помнить, что ток проводят и расплавленные соли.
Применение некоторых солей
Химические соединения, называемые солями, несомненно, присутствуют практически во всех сферах нашей жизни благодаря разнообразию и свойствам этих веществ. Ниже приведены некоторые варианты применения трех образцов солей.
Поваренная соль
Самой известной солью, несомненно, является поваренная соль, то есть хлорид натрия (NaCl). Она применяется ежедневно в качестве приправы к блюдам. Поваренная соль обладает консервирующими свойствами. Кроме того, ее применяют в кожевенной или стекольной промышленности. Водный раствор хлорида натрия — это так называемый физиологический раствор, который находит применение в фармации и медицине.
Карбонат кальция
Карбонат кальция (CaCO3) — популярный ингредиент, применяемый в зубной пасте, строительных растворах и красках. В школах карбонат кальция обычно применяется в виде мела для досок. Эта соль также является важным ингредиентом удобрений благодаря своей способности повышать рН почвы (нейтрализация содержащихся в ней кислот).
Манганат (VII) калия
Благодаря своим окислительным свойствам манганат (VII) калия (KMnO4) является важным компонентом дезинфицирующих средств для обеззараживания или промывания ран. Кроме того, его можно применять для производства кислорода (в лабораторных масштабах).