Suola

Suolat ovat monimutkaisia aineita , jotka koostuvat metallikationeista ja happojäämien anioneista. IUPAC määrittelee suolat kemiallisiksi yhdisteiksi , jotka koostuvat kationeista ja anioneista [1] . On olemassa toinen määritelmä: suolat ovat aineita, joita voidaan saada happojen ja emästen vuorovaikutuksesta veden vapautumisen kanssa [2] .

Metallikationien lisäksi suolat voivat sisältää ammoniumkationeja NH 4 + , fosfonium PH 4 + ja niiden orgaanisia johdannaisia sekä kompleksikationeja jne. Suoloissa olevat anionit ovat erilaisten Bronsted-happojen - sekä epäorgaanisten että orgaanisten - happotähteen anioneja , mukaan lukien karbanionit ja kompleksianionit [3] .

M. V. Lomonosov kuvaili teoksissaan kemian ja fysiikan käsitettä "suolan" [4] [5] seuraavasti:

Nimi suolat viittaa hauraisiin kappaleisiin, jotka liukenevat veteen, ja se pysyy läpinäkyvänä; ne eivät syty, jos ne ovat puhtaassa muodossaan alttiina tulelle. Niiden tyypit: vitrioli ja kaikki muut metallisuolat, aluna, booraksi, hammaskiven kerma, välttämättömät kasvisuolat, viinikivi- ja potaskasuola, haihtuva virtsasuola, salaatti, lähde-, meri- ja vuorisuola, ammoniakki, Epsom-suola ja muut saadut suolat kemiallisen työn seurauksena.

Suolatyypit

Jos katsomme suoloja happojen kationien tai emästen hydroksoryhmien korvaustuotteina , voidaan erottaa seuraavat suolatyypit [3] :

Keskimääräiset (normaalit) suolat ovat metallikationien ( Na 2 CO 3 , K 3 PO 4 ) substituutiotuotteita kaikista happomolekyyleissä olevista vetykationeista .
Happosuolat ovat tuotteita happojen vetykationien osittaisesta korvautumisesta metallikationeilla ( NaHCO 3 , K 2 HPO 4 ). Ne muodostuvat, kun emäs neutraloidaan ylimäärällä happoa (eli olosuhteissa, joissa emästä puuttuu tai happoa on ylimäärä).
Emäksiset suolat ovat tuotteita emäksen (OH- ) hydroksoryhmien epätäydellisestä substituutiosta happotähteillä ( (CuOH) 2CO 3 ). Ne muodostuvat olosuhteissa, joissa on ylimääräistä emästä tai hapon puutetta.
Monimutkaiset suolat ( Na 2 [Zn(OH) 4 ] )

Rakenteessa olevien kationien ja anionien lukumäärän mukaan erotetaan seuraavat suolatyypit [6] :

Yksinkertaiset suolat - suolat, jotka koostuvat yhdestä kationista ja yhdestä anionista ( NaCl )
Kaksoissuolat ovat suoloja, jotka sisältävät kahta eri kationia ( KAl(SO 4 ) 2 12 H 2 O ).
Sekasuolat ovat suoloja, jotka sisältävät kahta eri anionia ( Ca(OCl)Cl ).

On myös hydratoituja suoloja ( kidehydraatteja ), jotka sisältävät kiteytysveden molekyylejä , esimerkiksi Na 2 SO 4 10 H 2 O , ja kompleksisia suoloja , jotka sisältävät kompleksisen kationin tai kompleksianionin ( K 4 [Fe(CN) 6 ] ). Bipolaariset ionit muodostavat sisäisiä suoloja , eli molekyylejä, jotka sisältävät sekä positiivisesti että negatiivisesti varautuneen atomin [7] .

Suolanimikkeistö

Happipitoisten happojen suolojen nimikkeistö

Suolojen nimet yhdistetään yleensä vastaavien happojen nimiin . Koska monilla venäjän kielellä hapoilla on triviaaleja tai perinteisiä nimiä, samanlaisia nimiä ( nitraatit , fosfaatit , karbonaatit jne.) säilytetään myös suoloille [8] .

Suolojen perinteiset nimet koostuvat anionien nimistä nominatiivissa ja kationien nimistä genitiivissä [9] . Anionien nimet on rakennettu happoa muodostavien alkuaineiden venäläisten tai latinankielisten nimien perusteella. Jos happoa muodostavalla alkuaineella voi olla yksi hapetusaste, niin sen nimeen lisätään pääte -at :

CO 3 2 - karbonaatti , GeO 3 2- - germanaatti.

Jos happoa muodostavalla alkuaineella voi olla kaksi hapetusastetta, niin tämän alkuaineen korkeammassa hapetustilassa muodostamalle anionille käytetään päätettä -at ja anionille, jonka hapetusaste on alhainen - pääte -it :

SO 4 2- - sulfaatti , SO 3 2- - sulfiitti .

Jos elementillä voi olla kolme hapetusastetta, niin korkeimmalle, keskimmäiselle ja alimmalle hapetusasteelle käytetään jälkiliitteitä - at , - it ja jälkiliitettä - it etuliitteellä hypo - vastaavasti:

NO 3 - nitraatti , _ NO 2 - nitriitti , _ NO 2 2- - hyponitriitti.

Lopuksi, kun on kyse alkuaineista, joilla on neljä hapetusastetta, korkeimmalle hapetusasteelle käytetään etuliitettä per - ja suffiksia - at , sitten (hapetusasteen alenemisen järjestyksessä) jälkiliitettä - at , jälkiliitettä - it ja pääte - se etuliitteellä hypo -:

ClO 4 - perkloraatti , _ ClO 3 - kloraatti , _ ClO 2 - kloriitti , _ ClO - on hypokloriitti [10] .

Happojen nimissä perinteisesti esiintyvät etuliitteet meta- , orto- , poly- , di- , tri- , perokso- jne., säilyvät myös anionien nimissä [9] .

Kationien nimet vastaavat niiden alkuaineiden nimiä, joista ne muodostuvat: tarvittaessa ilmoitetaan kationin atomien lukumäärä (dirtuti (2+) Hg 2 2+ kationi, tetraarseinen (2+) As 4 2+ kationi ) ja atomin hapetusaste, jos se on muuttuva [11] .

Happosuolojen nimet muodostetaan lisäämällä etuliite hydro - anionin nimeen. Jos anionia kohti on useampi kuin yksi vetyatomi, sen määrä ilmoitetaan kertovan etuliiteellä ( NaHCO 3 - natriumbikarbonaatti, NaH 2 PO 4 - natriumdivetyfosfaatti). Samoin pääsuolojen nimien muodostamiseen käytetään etuliitteitä hydrokso - ((FeOH)NO 3 - rauta (II) hydroksonitraatti) [12] .

Kiteisille hydraateille annetaan nimiä lisäämällä sana hydraatti suolan perinteiseen tai systemaattiseen nimeen ( Pb (BrO 3 ) 2 H 2 O - lyijy(II) bromaattihydraatti, Na 2 CO 3 10 H 2 O - natriumkarbonaattidekahydraatti) . Jos kiteisen hydraatin rakenne tunnetaan, voidaan käyttää kompleksisten yhdisteiden nimikkeistöä ([Be( H2O) 4 ]SO4 - tetraaquaberyllium (II)sulfaatti) [13] .

Joillekin suolaluokille on olemassa ryhmänimiä, esimerkiksi aluna - kaksoissulfaateille, joilla on yleinen muoto M I M III (SO 4 ) 2 12 H 2 O, missä M I ovat natrium , kalium , rubidium , cesium , tallium tai ammoniumkationit ja alumiinin , galliumin , indiumin , talliumin , titaanin , vanadiinin , kromin , mangaanin , raudan , koboltin , rodiumin tai iridiumin M III - kationit [14] .

Monimutkaisemmille tai harvinaisemmille suoloille käytetään systemaattisia nimiä, jotka muodostetaan kompleksisten yhdisteiden nimikkeistön sääntöjen mukaisesti [8] . Tämän nimikkeistön mukaan suola on jaettu ulkoisiin ja sisäisiin palloihin (kationi ja anioni): jälkimmäinen koostuu keskusatomista ja ligandeista - atomeista, jotka liittyvät keskusatomiin. Suolan nimi muodostetaan seuraavasti. Ensinnäkin sisemmän pallon (anionin) nimi kirjoitetaan nominatiivisessa tapauksessa, joka koostuu ligandien (etuliitteet) ja keskuselementin (juuren) nimistä, jossa on pääte -at ja osoitus sen hapetusasteesta . Sitten nimeen lisätään ulkopallon atomien nimet (kationit) genitiivissä [15] .

LiBO 3 - litiumtrioksoboraatti (III) Na 2 Cr 2 O 7 - natriumheptaoksodikromaatti (VI) NaHS04 - vety-natriumtetraoksosulfaatti (VI)

Anoksihappojen suolojen nimikkeistö

Happivapaiden happojen suolojen nimien muodostamiseksi he käyttävät binääriyhdisteiden nimien muodostamisen yleisiä sääntöjä : joko yleisnimikkeistösääntöjä, jotka osoittavat numeerisia etuliitteitä, tai Stock-menetelmää, joka ilmaisee hapetusasteen, toisen menetelmän ollessa mieluummin.

Halogenidien nimet muodostuvat halogeenin nimestä jälkiliitteellä - id ja kationista ( NaBr - natriumbromidi, SF 6 - rikki (VI) fluoridi tai rikkiheksafluoridi, Nb 6 I 11 - heksaniobiumundekaijodidi). Lisäksi on olemassa pseudohalogenidien luokka - suoloja, jotka sisältävät anioneja, joilla on halogenidin kaltaisia ominaisuuksia. Niiden nimet on muodostettu samalla tavalla ( Fe(CN) 2 on rautasyanidi, AgNCS on hopea(I)tiosyanaatti) [16] .

Kalkogenidejä , jotka sisältävät rikkiä , seleeniä ja telluuria anioneina , kutsutaan sulfideiksi, selenideiksi ja tellurideiksi. Rikkivety ja vetyselenidi voivat muodostaa happosuoloja , joita kutsutaan vastaavasti vetysulfideiksi ja hydroselenideiksi ( ZnS on sinkkisulfidi, SiS2 on piidisulfidi , NaHS on natriumhydrosulfidi). Kaksoissulfideja kutsutaan, jotka osoittavat kahta kationia yhdysviivalla: (FeCu)S 2 - rauta-kuparidisulfidi [17] .

Suolojen fysikaaliset ominaisuudet ja rakenne

Suolat ovat yleensä kiteisiä aineita , joilla on ioninen kidehila . Esimerkiksi alkali- ja maa- alkalimetallien ( NaCl , CsCl , CaF2 ) halogenidien kiteet rakennetaan anioneista, jotka sijaitsevat tiheimmän pallomaisen pakkauksen periaatteen mukaisesti , ja kationeista, jotka varaavat tämän tiivisteen tyhjiä tiloja. Suolojen ionikiteitä voidaan rakentaa myös happotähteistä, jotka on yhdistetty loputtomiksi anionisiksi fragmenteiksi ja kolmiulotteisiksi kehyksiksi, joissa on kationeja onteloissa ( silikaatit ). Tällainen rakenne heijastuu niiden fysikaalisiin ominaisuuksiin vastaavalla tavalla: niillä on korkeat sulamispisteet , kiinteässä tilassa ne ovat dielektrisiä [18] .

Tunnetaan myös molekyylirakenteisen (kovalenttisen) suolat (esimerkiksi alumiinikloridi AlCl3 ) . Monille suoloille kemialliset sidokset ovat ionisten ja kovalenttisten sidosten välissä [7] .

Erityisen kiinnostavia ovat ioniset nesteet – suolat, joiden sulamispiste on alle 100 °C. Epänormaalin sulamispisteen lisäksi ionisilla nesteillä on käytännössä nolla kyllästymishöyrynpaine ja korkea viskositeetti . Näiden suolojen erityisominaisuudet selittyvät kationin alhaisella symmetrialla, ionien välisellä heikolla vuorovaikutuksella ja kationin hyvällä varausjakaumalla [19] .

Tärkeä suolojen ominaisuus on niiden vesiliukoisuus . Tämän kriteerin mukaan erotetaan liukoiset, heikosti liukenevat ja liukenemattomat suolat.

Luonnossa oleminen

Monet mineraalit ovat suoloja, jotka muodostavat kerrostumia (esim. haliitti , sylviini , fluoriitti ). ${\mathsf {NaCl))$ ${\mathsf {KCl))$ ${\displaystyle {\mathsf {CaF_{2))))$

Hakumenetelmät

On olemassa useita menetelmiä suolojen saamiseksi:

Happojen reaktio metallien , emäksisten ja amfoteeristen oksidien / hydroksidien kanssa :

${\mathsf {H_{2}SO_{4}+Mg\longrightarrow MgSO_{4}+H_{2}\uparrow }}$

${\mathsf {H_{2}SO_{4}+MgO\longrightarrow MgSO_{4}+H_{2}O))$

${\mathsf {3H_{2}SO_{4}+Al_{2}O_{3}\longrightarrow Al_{2}(SO_{4})_{3}+3\ H_{2}O))$

Happamien oksidien vuorovaikutus alkalien , emäksisten ja amfoteeristen oksidien/hydroksidien kanssa:

${\mathsf {Ca(OH)_{2}+CO_{2}\longrightarrow CaCO_{3}\downarrow +H_{2}O))$

${\mathsf {CaO+SiO_{2}\longrightarrow CaSiO_{3))}$

${\mathsf {Al_{2}O_{3}+3\ SO_{3}\longrightarrow Al_{2}(SO_{4})_{3}}}$

${\mathsf {Mg(OH)_{2}+CO_{2}\longrightarrow MgCO_{3}\downarrow +H_{2}O))$

${\mathsf {Zn(OH)_{2}+SO_{3}\longrightarrow ZnSO_{4}+H_{2}O))$

Suolojen vuorovaikutus happojen , muiden suolojen kanssa ( jos muodostuu reaktiopallosta tuleva tuote ):

${\mathsf {CaCO_{3}+2HCl\longrightarrow CaCl_{2}+H_{2}O+CO_{2}\uparrow ))$

${\mathsf {CuCl_{2}+Na_{2}S\longrightarrow 2NaCl+CuS\downarrow ))$

${\mathsf {2Na_{2}CO_{3}+2MgCl_{2}+H_{2}O\longrightarrow [Mg(OH)]_{2}CO_{3}+CO_{2}\uparrow +4NaCl))$

Yksinkertaisten aineiden vuorovaikutus:

${\mathsf {Fe+S\longrightarrow FeS}}$

Emästen vuorovaikutus ei-metallien kanssa , esimerkiksi halogeenien kanssa :

${\mathsf {Ca(OH)_{2}+Cl_{2}\longrightarrow Ca(OCl)Cl+H_{2}O))$

Kidehydraatteja saadaan yleensä kiteyttämällä suolaa vesiliuoksista, mutta tunnetaan myös suolojen kidesolvaatteja, jotka saostuvat vedettömistä liuottimista (esim. CaBr 2 · 3 C 2 H 5 OH) [7] .

Kemialliset ominaisuudet

Kemialliset ominaisuudet määrittävät niiden koostumuksen muodostavien kationien ja anionien ominaisuudet.

Suolat ovat vuorovaikutuksessa happojen ja emästen kanssa, jos reaktio johtaa tuotteen, joka poistuu reaktiopallosta (sakka, kaasu, huonosti dissosioituvat aineet, esimerkiksi vesi ):

${\mathsf {BaCl_{2}+H_{2}SO_{4}\longrightarrow BaSO_{4}\downarrow +2HCl))$

${\mathsf {NaHCO_{3}+HCl\longrightarrow NaCl+H_{2}O+CO_{2}\uparrow }}$

${\mathsf {Na_{2}SiO_{3}+2HCl\longrightarrow 2NaCl+H_{2}SiO_{3}\downarrow ))$

Suolat ovat vuorovaikutuksessa metallien kanssa, jos vapaa metalli sijaitsee metallin vasemmalla puolella suolan koostumuksessa metallien sähkökemiallisessa aktiivisuussarjassa :

${\mathsf {Cu+HgCl_{2}\longrightarrow CuCl_{2}+Hg))$

Suolat ovat vuorovaikutuksessa keskenään, jos reaktiotuote poistuu reaktiopallosta (muodostuu kaasua, sakkaa tai vettä); mukaan lukien nämä reaktiot voivat tapahtua reagenssien atomien hapetusasteiden muuttuessa:

${\mathsf {CaCl_{2}+Na_{2}CO_{3}\longrightarrow CaCO_{3}\downarrow +2NaCl))$

${\mathsf {AgNO_{3}+NaCl\longrightarrow AgCl\downarrow +NaNO_{3))}$

${\mathsf {K_{2}Cr_{2}O_{7}+3Na_{2}SO_{3}+4H_{2}SO_{4}\longrightarrow Cr_{2}(SO_{4})_{3} +3Na_{2}SO_{4}+K_{2}SO_{4}+4H_{2}O}}$

Jotkut suolat hajoavat kuumennettaessa:

${\mathsf {CuCO_{3}\longrightarrow CuO+CO_{2}\uparrow }}$

${\mathsf {Ca(NO_{3})_{2}\longrightarrow Ca(NO_{2})_{2}+O_{2}\uparrow ))$

${\mathsf {NH_{4}NO_{3}\longrightarrow N_{2}O\uparrow +2H_{2}O))$

${\mathsf {NH_{4}NO_{2}\longrightarrow N_{2}\uparrow +2H_{2}O))$

Dissosiaatio vesiliuoksissa

Veteen liuotettuna suolat hajoavat kokonaan tai osittain ioneiksi . Jos dissosiaatio tapahtuu täydellisesti, suolat ovat vahvoja elektrolyyttejä , muuten ne ovat heikkoja [7] . Esimerkki tyypillisistä vahvoista elektrolyyteistä ovat alkalimetallisuolat, jotka esiintyvät liuoksessa solvatoituneiden ionien muodossa [2] . Huolimatta siitä, että teoria on laajalle levinnyt, jonka mukaan suolat vesiliuoksessa dissosioituvat täysin, todellisuudessa useimmilla suoloilla havaitaan osittainen dissosiaatio, esimerkiksi 0,1 M FeCl 3 -liuos sisältää vain 10 % Fe 3+ -kationeja . 42 % FeCl 2+ -kationeina , 40 % FeCl 2+ -kationeina , 6 % FeOH 2+ -kationeina ja 2 % Fe(OH) 2+ -kationeina [20] .

Suolahydrolyysi

Jotkut suolat vesiliuoksessa pystyvät hydrolysoitumaan [7] . Tämä reaktio etenee reversiibelisti heikkojen happojen suoloille ( Na 2 CO 3 ) tai heikkoille emäksille ( CuCl 2 ) ja irreversiibelisti heikkojen happojen ja heikkojen emästen suoloille ( Al 2 S 3 ).

Suolojen arvo ihmisille

Suolojen nimi	Sisältö Tuotteet	Vaikutus ihmiskehoon	Suolan puutteesta johtuvat sairaudet
1. Kalsiumsuolat	Maito, kala, vihannekset	Lisää luun kasvua ja vahvuutta	Huono luuston kasvu, hampaiden reikiintyminen jne.
2. Rautasuolat	Naudanmaksa, Naudanliha	Ne ovat osa hemoglobiinia	Anemia
3. Magnesiumsuolat	Herneet, kuivatut aprikoosit	Paranna suoliston toimintaa	Ruoansulatuskanavan heikkeneminen

Suolojen käyttö

Suoloja käytetään laajasti sekä tuotannossa että jokapäiväisessä elämässä.

Kloorivetyhapon suolat . Klorideista eniten käytetään natriumkloridia ja kaliumkloridia .
Natriumkloridia (pöytäsuola) eristetään järvi- ja merivedestä, ja sitä louhitaan myös suolakaivoksissa. Ruokasuolaa käytetään ruoaksi. Teollisuudessa natriumkloridi toimii raaka-aineena kloorin , natriumhydroksidin ja soodan valmistuksessa .
Kaliumkloridia käytetään maataloudessa potaskalannoitteena.
Rikkihapon suolat . Rakentamisessa ja lääketieteessä käytetään laajalti puolivesipitoista kipsiä , joka saadaan paahtamalla kiviä (kalsiumsulfaattidihydraattia) . Veteen sekoitettuna se kovettuu nopeasti muodostaen kalsiumsulfaattidihydraattia eli kipsiä.
Natriumsulfaattidekahydraattia käytetään raaka-aineena soodan valmistuksessa.
Typpihapon suolat . Nitraatteja käytetään yleisimmin lannoitteina maataloudessa. Näistä tärkeimmät ovat natriumnitraatti , kaliumnitraatti , kalsiumnitraatti ja ammoniumnitraatti . Yleensä näitä suoloja kutsutaan suolapetereiksi .
Ortofosfaateista kalsiumortofosfaatti on tärkein . Tämä suola on mineraalien - fosforiittien ja apatiittien - pääkomponentti. Fosforiitteja ja apatiitteja käytetään raaka-aineina fosfaattilannoitteiden , kuten superfosfaatin ja sakan , valmistuksessa .
Hiilihapon suolat . Kalsiumkarbonaattia käytetään raaka-aineena kalkin valmistuksessa.
Natriumkarbonaattia (soodaa) käytetään lasin ja saippuan valmistuksessa.
Kalsiumkarbonaattia esiintyy myös luonnossa kalkkikiven , liidun ja marmorin muodossa .

Suolakuvagalleria

Katso myös

Muistiinpanot

↑ IUPAC Gold Book-suola . Haettu 21. toukokuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 23. toukokuuta 2013. (määrätön)
↑ 1 2 SOZH, 1999 .
↑ 1 2 Zefirov, 1995 , s. 376.
↑ M. V. Lomonosov. Proceedings in Chemistry and Physics . Lomonosovin historiallinen-muistomuseo. Haettu: 24. lokakuuta 2013. (määrätön)
↑ M. V. Lomonosov. Johdatus todelliseen fysikaaliseen kemiaan . Perustava sähköinen kirjasto. — Kohta 111. Haettu 24. lokakuuta 2013. (määrätön)
↑ Zefirov, 1995 , s. 376-377.
↑ 1 2 3 4 5 Zefirov, 1995 , s. 377.
↑ 1 2 Lidin, 1983 , s. 46.
↑ 1 2 Lidin, 1983 , s. 48.
↑ Lidin, 1983 , s. 47-48.
↑ Lidin, 1983 , s. 13-14.
↑ Lidin, 1983 , s. 50-51.
↑ Lidin, 1983 , s. 53.
↑ Lidin, 1983 , s. 54.
↑ Lidin, 1983 , s. 65.
↑ Lidin, 1983 , s. 28-30.
↑ Lidin, 1983 , s. 32-33.
↑ Chemical Encyclopedia / Toim. I. L. Knunyants. - M . : Great Russian Encyclopedia, 1990. - T. 2. - ISBN 5-85270-035-5 .
↑ Wasserscheid P., Keim W. Ionic Liquids – uudet "ratkaisut" siirtymämetallikatalyysille // Angew . Chem. Int. Ed. - 2000. - Voi. 39 , ei. 21 . - P. 3772-3789 . - doi : 10.1002/1521-3773(20001103)39:21<3772::AID-ANIE3772>3.0.CO;2-5 . — PMID 11091453 .
↑ Hawkes SJ -suolat eivät ole enimmäkseen ionisoituja // J. Chem. Educ. - 1996. - Voi. 75 , no. 5 . - s. 421-423 . doi : 10.1021 / ed073p421 .

Kirjallisuus

Girichev GV Happipitoisten happojen suolojen molekyylirakenne // Soros Educational Journal . - 1999. - Nro 11 . - S. 40-44 .
Lidin R. A., Molochko V. A., Andreeva L. L., Tsvetkov A. A. Epäorgaanisten aineiden nimikkeistön perusteet / Toim. B.D. Stepina. - M .: Chemistry, 1983. - 112 s.
Chemical Encyclopedia / Toim. N. S. Zefirova. - M . : Great Russian Encyclopedia, 1995. - T. 4. - ISBN 5-85270-092-4 .

Sanakirjat ja tietosanakirjat

Suuri katalaani
Iso venäläinen
Suuri Neuvostoliitto (1 painos)
Brockhaus ja Efron
Brockhaus

Bibliografisissa luetteloissa
BNF : 12098275p GND : 4051413-4 J9U : 987007553422005171 LCCN : sh85116900 NDL : 00561925 NKC : ph189247