Классификация солей
Соли — это сложные вещества, состоящие из катионов металлов или аммония и анионов кислотных остатков. Чтобы выбрать из перечня именно формулы солей, нужно определить состав вещества и отличить средние, кислые, основные и комплексные соли от кислот, оснований и оксидов.
Что называют солью
Соли входят в состав солей как большая группа неорганических соединений. Их частицы построены из положительно заряженных ионов — чаще всего катионов металлов — и отрицательно заряженных ионов кислотных остатков. Иногда в составе встречается катион аммония \(\mathrm{NH_4^+}\).
Соль — сложное вещество, в котором катионы металла или аммония соединены с анионами кислотных остатков. Общий признак соли — наличие катиона металла или \(\mathrm{NH_4^+}\) и кислотного остатка.
Например, в \(\mathrm{Na_2SO_4}\) содержатся катионы \(\mathrm{Na^+}\) и анионы \(\mathrm{SO_4^{2-}}\), а в \(\mathrm{NH_4Cl}\) — катионы \(\mathrm{NH_4^+}\) и анионы \(\mathrm{Cl^-}\). Формулы и заряды таких частиц удобно повторить по странице ионов в составе солей.
Суммарный заряд всех частиц в формуле вещества равен нулю. Поэтому индексы в формуле подбирают так, чтобы положительные и отрицательные заряды взаимно компенсировались.
Названия веществ составляют по правилам номенклатуры неорганических соединений: сначала называют кислотный остаток, затем металл с указанием степени окисления, если она переменная. Например, \(\mathrm{FeCl_3}\) — хлорид железа(III), а \(\mathrm{K_2CO_3}\) — карбонат калия.
Средние соли
Средние соли образуются при полном замещении атомов водорода в кислоте на атомы металла или ионы аммония. В их формуле нет атомов водорода кислотного остатка и нет групп \(\mathrm{OH}\), связанных с металлом.
Средняя соль — продукт полного замещения всех кислотных атомов водорода в кислоте катионами металла или аммония. Примеры: \(\mathrm{NaCl}\), \(\mathrm{CaCO_3}\), \(\mathrm{Al_2(SO_4)_3}\), \(\mathrm{(NH_4)_2S}\).
| Формула | Название | Ионы |
|---|---|---|
| \(\mathrm{Na_2SO_4}\) | сульфат натрия | \(\mathrm{Na^+}\) и \(\mathrm{SO_4^{2-}}\) |
| \(\mathrm{Ca(NO_3)_2}\) | нитрат кальция | \(\mathrm{Ca^{2+}}\) и \(\mathrm{NO_3^-}\) |
| \(\mathrm{FeCl_3}\) | хлорид железа(III) | \(\mathrm{Fe^{3+}}\) и \(\mathrm{Cl^-}\) |
| \(\mathrm{K_3PO_4}\) | фосфат калия | \(\mathrm{K^+}\) и \(\mathrm{PO_4^{3-}}\) |
Для распознавания средней соли проверьте: есть ли катион металла или аммония; есть ли кислотный остаток; отсутствуют ли в анионе кислотные атомы водорода и в составе — гидроксогруппы. Например, \(\mathrm{NaHCO_3}\) не является средней солью, потому что в анионе \(\mathrm{HCO_3^-}\) сохранился водород.
Кислые и основные соли
Кислые соли содержат в кислотном остатке один или несколько атомов водорода, которые кислота могла отдать, но не отдала полностью. Их получают неполной нейтрализацией многоосновной кислоты. Примеры: \(\mathrm{NaHCO_3}\) — гидрокарбонат натрия, \(\mathrm{KHSO_4}\) — гидросульфат калия, \(\mathrm{Ca(H_2PO_4)_2}\) — дигидрофосфат кальция.
В названии кислой соли используют приставки гидро-, дигидро- и другие: \(\mathrm{NaHCO_3}\) — гидрокарбонат натрия; \(\mathrm{NaH_2PO_4}\) — дигидрофосфат натрия. Нельзя путать водород кислотного остатка с водой кристаллизации: это разные частицы и разные записи.
Основные соли содержат одновременно кислотный остаток и гидроксогруппы \(\mathrm{OH}\), связанные с катионом металла. Они образуются при неполной нейтрализации основания многоосновной кислотой или при недостатке кислоты. Примеры: \(\mathrm{Cu_2(OH)_2CO_3}\) — основной карбонат меди(II), \(\mathrm{Al(OH)SO_4}\) — основной сульфат алюминия.
Средняя соль не содержит ни кислотного водорода в кислотном остатке, ни гидроксогрупп. Кислая соль содержит водород в кислотном остатке, например \(\mathrm{HSO_4^-}\) или \(\mathrm{HCO_3^-}\). Основная соль содержит группу \(\mathrm{OH}\) вместе с кислотным остатком.
Какая формула соответствует кислой соли?
Не считайте любую формулу с водородом кислотой: \(\mathrm{NaHCO_3}\) — кислая соль, а \(\mathrm{H_2SO_4}\) — кислота. Не считайте любую формулу с кислородом основанием: \(\mathrm{CaCO_3}\) — средняя соль. Группа \(\mathrm{OH}\) должна быть именно частью состава основной соли, а не случайным фрагментом записи.
Комплексные соли
Комплексные соли содержат сложный комплексный ион. Внутри квадратных скобок находятся центральный атом или ион металла и лиганды, присоединённые к нему. Внешние ионы компенсируют заряд всего комплекса.
Комплексная соль — соль, в которой катион или анион включает комплексный ион, записываемый в квадратных скобках. Например, \(\mathrm{K_4[Fe(CN)_6]}\) — гексацианоферрат(II) калия, а \(\mathrm{[Cu(NH_3)_4]SO_4}\) — сульфат тетраамминмеди(II).
Квадратные скобки показывают границу комплексного иона. В \(\mathrm{K_4[Fe(CN)_6]}\) четыре катиона \(\mathrm{K^+}\) компенсируют заряд аниона \(\mathrm{[Fe(CN)_6]^{4-}}\). Число лигандов обозначают приставками ди-, три-, тетра-, пента-, гекса-.
Комплексные соли также могут быть средними или кислыми по внешнему составу, но в школьных заданиях их обычно узнают по квадратным скобкам и сложному иону. Простые скобки в \(\mathrm{Ca(OH)_2}\) не делают вещество комплексным: это обычное основание.
Как выбрать формулы солей из перечня
- Найдите катион металла или аммония. Если формула начинается с \(\mathrm{H}\) и не содержит катиона металла, это может быть кислота.
- Определите вторую часть: кислотный остаток, гидроксогруппа или сложный ион в квадратных скобках.
- Проверьте зарядную нейтральность и правильность индексов.
- Определите тип соли: средняя, кислая, основная или комплексная.
- Для названия сначала назовите анион или комплексный ион, затем катион; у металлов с переменной степенью окисления укажите её римской цифрой.
Из перечня \(\mathrm{H_2SO_4}\), \(\mathrm{NaHSO_4}\), \(\mathrm{Cu(OH)Cl}\), \(\mathrm{CO_2}\), \(\mathrm{K_4[Fe(CN)_6]}\) выберите формулы солей и распределите их по типам.
Ответ: соли — \(\mathrm{NaHSO_4}\), \(\mathrm{Cu(OH)Cl}\) и \(\mathrm{K_4[Fe(CN)_6]}\). Их типы соответственно: кислая, основная, комплексная. Если в перечне встречается \(\mathrm{NaCl}\) или \(\mathrm{CaCO_3}\), это средние соли.
Сначала вычеркните формулы простых веществ, оксидов, кислот и оснований. Затем среди оставшихся ищите кислотные остатки: \(\mathrm{Cl^-}\), \(\mathrm{NO_3^-}\), \(\mathrm{SO_4^{2-}}\), \(\mathrm{CO_3^{2-}}\), \(\mathrm{PO_4^{3-}}\) и другие. Водород внутри остатка означает кислую соль, \(\mathrm{OH}\) рядом с остатком — основную, квадратные скобки — комплексную.
Проверка формулы и названия
При составлении формулы соли сначала записывают катион и анион, затем уравнивают заряды. Например, для сульфата алюминия заряды равны \(\mathrm{Al^{3+}}\) и \(\mathrm{SO_4^{2-}}\). Наименьшее общее кратное зарядов равно 6, поэтому нужны два иона алюминия и три сульфат-иона: \(\mathrm{Al_2(SO_4)_3}\).
Скобки ставят, если сложный ион повторяется более одного раза: \(\mathrm{Ca(NO_3)_2}\), но \(\mathrm{NaNO_3}\) без скобок. Правила растворимости помогают дополнительно проверить, может ли такая соль существовать в растворе; они рассматриваются на странице правил растворимости.
Итоговая проверка
Главное
- Соль состоит из катиона металла или аммония и аниона кислотного остатка.
- Средняя соль не содержит кислотного водорода и гидроксогрупп; кислая содержит водород в кислотном остатке.
- Основная соль содержит \(\mathrm{OH}\) вместе с кислотным остатком.
- Комплексная соль содержит сложный ион в квадратных скобках.
- При выборе формул проверяйте состав частиц, заряды и электронейтральность всей формулы.