2.7. Характерные химические свойства солей: средних, кислых, основных, комплексных (на примере соединений алюминия и цинка)

Солями называются соединения, состоящие из катионов металлов (или аммония) и кислотных остатков. Соли можно рассматривать как продукт взаимодействия кислоты и основания при этом могут получаться нормальные (средние), кислые и основные соли.

Нормальные соли образуются в том случае, когда количеств кислоты и основания достаточно для полного взаимодействия.

Н₃РО₄ + 3КОН = К₃РО₄ + 3Н₂О

Кислые соли образуются при недостатке основания, когда катионов металла недостаточно для замещения всех катионов водорода в молекуле кислоты.

Н₃РО₄ + 2КОН = К₂НРО₄ + 2Н₂О

Н₃РО₄ + КОН = КН₂РО₄ + Н₂О

В кислых солях в составе кислотных остатков содержится водород. Кислые соли возможны для многоосновных кислот и невозможны для одноосновных.

Основные соли образуются при недостатке кислоты, когда анионов кислотных остатков недостаточно для полного замещения всех гидроксогрупп в основании.

Cr(OH)₃ + HNO₃ = Cr(OH)₂NO₃ + H₂O

Cr(OH)₃ + 2HNO₃ = CrOH(NO₃)₂ + 2H₂O

В основных солях в составе катионов содержатся гидроксогруппы. Основные соли возможны для многокислотных оснований (содержат две и больше ОН-группы) и невозможны для однокислотных.

Некоторые основные соли самопроизвольно разлагаются с выделением воды, при этом образуются оксосоли.

Sb(OH)₂Cl = SbOCl + H₂O

Bi(OH)₂NO₃ = BiONO₃ + H₂O

Оксосоли обладают всеми свойствами основных солей.

Многие соли в твердом состоянии являются кристаллогидратами: CuSO₄^.5H₂O; Na₂CO₃^.10H₂O и т.д.

Свойства солей

Соли – твердые кристаллические вещества с ионными химическими связями между катионами и анионами. Химические свойства солей обусловлены их взаимодействием с металлами, кислотами, основаниями и солями.

Соли взаимодействуют с металлами: более активные металлы вытесняют менее активные из растворов их солей.

Zn + CuSO₄ = ZnSO₄ + Cu

Cu + Ag₂SO₄ = CuSO₄ + 2Ag

При взаимодействии солей с кислотами, щелочами и другими солями реакции проходят до конца, если образуется осадок, газ или малодиссоциируемое соединение.

Для реакции солей с кислотами: H₂S сероводород – газ; BaSO₄ сульфат бария – осадок; CH₃COOH уксусная кислота – слабый электролит, малодиссоциируемое соединение.

K₂S + H₂SO₄ = K₂SO₄ + H₂S

BaCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ + 2HCl

CH₃COONa + HCl = NaCl + CH₃COOH

Для реакции солей со щелочами: Ni(OH)₂ гидроксид никеля(II)– осадок; NH₃ аммиак– газ; H₂O вода – слабый электролит, малодиссоциируемое соединение.

NiCl₂ + 2KOH = Ni(OH)₂ + 2KCl

NH₄Cl + NaOH = NH₃ +H₂O +NaCl

Соли реагируют между собой, если образуется осадок

Ca(NO₃)₂ + Na₂CO₃ = 2NaNO₃ + CaCO₃

или образуется более устойчивое соединение.

Ag₂CrO₄ + Na₂S = Ag₂S + Na₂CrO₄

В этой реакции из кирпично-красного хромата серебра образуется черный сульфид серебра, т.к. он является более нерастворимым осадком, чем хромат. Произведение растворимости ПР(Ag₂S)=7,2^.10^-50, а ПР(Ag₂CrO₄)=1,2^.10^-12.

Многие соли разлагаются при нагревании с образованием двух оксидов – кислотного и основного.

CaCO₃ = СаО + СО₂

Несколько отлично от остальных солей разлагаются нитраты. При нагревании нитраты щелочных и щелочноземельных металлов выделяют кислород и превращаются в нитриты:

2NaNO₃= 2NaNO₂+ O₂

Нитраты почти всех других металлов разлагаются до оксидов:

2Zn(NO₃)₂ = 2ZnO + 4NO₂ + O₂,

а нитраты некоторых тяжелых металлов (серебра, ртути и др) разлагаются при нагревании до металлов:

2AgNO₃= 2Ag + 2NO₂+ O₂

Особое положение занимает нитрат аммония, который до температуры плавления (170^оС) частично разлагается по уравнению:

NH₄NO₃= NH₃+ HNO₃

при температурах 170 - 230^оС - по уравнению:

NH₄NO₃= N₂O + 2H₂O,

а при температурах выше 230^оС - со взрывом по уравнению:

2NH₄NO₃= 2N₂+ O₂+ 4H₂O

Хлорид аммония NH₄Cl разлагается с образованием аммиака и хлороводорода.

NH₄Cl = NH₃ + НCl

Комплексные соли (на примере соединений алюминия и цинка)

Комплексным (координационным) соединением (комплексом) называется такое соединение, в узлах кристаллической решетки которого находятся комплексные ионы, обладающие высокой симметрией, устойчивые как в твердом состоянии, так и в растворах.

Na[Al(OH)₄] – К_нест.= 3,16×10^-33; Na₂[Zn(OH)₄] – К_нест.= 2,34×10^-17

[Al(NH₃)₄](NO₃)₃; [Zn(NH₃)₄]SO₄ К_нест.= 3,50×10^‾10.

В центре комплексного иона находится металл (обычно d-металл, реже р-металл), который называется комплексообразователь. Вокруг него очень симметрично располагаются лиганды, за счет чего электронная плотность распределяется равномерно и комплекс становится устойчивым. Лигандами могут быть анионы кислот или нейтральные молекулы (Н₂О, СО, NH₃), которые имеют неподеленную пару электронов. Она принимает участие в донорно-акцепторном взаимодействии с вакантной орбиталью комплексообразователя.

Комплексный ион может выступать как в качестве аниона ([Al(OH)₄]^-, [Zn(OH)₄]^2-), так и в качестве катиона ([Al(NH₃)₄]³⁺, [Zn(NH₃)₄]²⁺).