Методы получения кислот

Кислородсодержащие кислоты получают растворением в Н₂О соответствующего кислотного оксида (ангидрида данной кислоты):

P₂O₅ + 3H₂O = 2H₃PO₄ SO₃ + H₂O = H₂SO₄

Если ангидрид с Н₂О не реагирует (как, например, SiО₂), то кислоту получают косвенным путем:

SiO₂ + Na₂O Na₂SiO₃

Na₂SiO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂SiO₃ 

Бескислородные кислоты получают растворением в Н₂О соответствующих газообразных соединений, которые синтезируют взаимодействием Н₂ с соответствующим неметаллом:

H₂ + Cl₂ = 2HCl H₂ + S= H₂S

И кислородсодержащие, и бескислородные кислоты можно получить действием на их соли других кислот (как правило, более сильных и менее летучих):

Ca₃(PO₄)_{2 тв.}+ 3H₂SO_{4 конц.}= 2H₃PO₄ + 3CaSO₄

Na₂S + H₂SO_{4 р-р} = Na₂SO₄ + H₂S 

С О Л И

Определение солей, их классификация, физические свойства и номенклатура

С точки зрения теории электролитической диссоциации соли – это электролиты, при диссоциации которых в качестве катионов образуются ионы металлов или NH₄⁺, а в качестве анионов – кислотные остатки.

Все соли являются твердыми веществами с ионной кристаллической решеткой и обладают различной растворимостью по отношению к воде.

Образование любой соли можно представить с помощью реакции взаимодействия между собой соответствующей кислоты и основания, в ходе которых ионы H⁺ в кислотах замещаются на ионы металлов (или гидроксильные группы в основаниях замещаются на кислотные остатки). В соответствии с этим соли в первую очередь подразделяются на средние, кислые, основные.

Средние соли образуются в результате полного замещения ионов Н⁺ (или гидроксильных групп):

NaOH + HCl = NaCl + H₂O

2KOH + H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2H₂O

Al(OH)₃ + 3HCl = AlCl₃ + 3H₂O

Это происходит, если исходные вещества берутся для реакции в стехиометрическом соотношении.

При растворении средние соли необратимо распадаются на ионы, т. к. являются сильными электролитами:

NaCl → Na⁺ + Cl^-

K₂SO₄ → 2K⁺ + SO₄^2-

Таким образом, приведенное в начале темы определение солей соответствует средним солям.

Названия средних солей образуются двумя способами: 1) из названия металла и аниона кислотного остатка в именительном падеже; 2) из названия аниона кислоты в именительном падеже и названия металла в родительном падеже.

Если металл проявляет переменную степень окисления, то её численное значение указывается римской цифрой в скобках после названия металла:

Fe₂(SO₄)₃  железо(III)-сульфат; сульфат железа (III)

FeSO₄  железо(II)-сульфат; сульфат железа (II)

AlCl₃  алюминий-хлорид; хлорид алюминия.

Кислые соли образуются при неполном замещении ионов Н⁺ ионами металла в молекуле кислоты. Образовывать кислые соли могут только многоосновные кислоты. Они получаются в реакции между кислотой и основанием, если последнее взято в недостатке:

2H₂SO₄ + Ca(OH)₂ = Ca(HSO₄)₂ + 2H₂O

H₂CO₃ + NaOH = NaHCO₃ + H₂O

Диссоциируют в водном растворе кислые соли в 2 этапа:

Ca(HSO₄)₂ → Ca²⁺ + 2HSO₄^¯ NaHCO₃ → Na⁺ + HCO₃^¯

2HSO₄^¯ → 2H⁺ + 2SO₄^2-

суммарное Ca(HSO₄)₂ → Ca²⁺ + 2H⁺ + 2SO₄^2-

уравнение

Причем на первом этапе диссоциация всегда идет до конца и необратимо, а на втором этапе проходит только тогда, если соль образована сильной кислотой. В противном случае, она столь незначительна, что ее можно не учитывать.

Кислые соли очень часто растворяются лучше, чем соответствующие им средние соли.

Названия кислых солей образуются, как и названия соответствующих им средних, только с добавлением приставки гидро- к названию кислотного остатка. Если кислотный остаток содержит 2 иона водорода, используют приставку дигидро-:

NaHSO₄  натрий-гидросульфат; гидросульфат натрия

Ca(HCO₃)₂  кальций-гидрокарбонат; гидрокарбонат кальция

KH₂PO₄  калий-дигидрофосфат; дигидрофосфат калия.

Основные соли образуются при неполном замещении гидроксогрупп в основании на кислотные остатки. Их способны образовывать только многокислотные основания. Получаются такие соли в реакции между основанием и кислотой, если последняя берется в недостатке:

Вa(OH)₂ + HCl = ВaОHCl + H₂O

Al(OH)₃ + 2HNO₃ = AlOH(NO₃)₂ + 2H₂O

Основные соли могут образоваться и при взаимодействии раствора соответствующей средней соли с раствором щелочи, взятой в недостатке.

AlCl₃ + NaOH = AlOHCl₂ + NaCl

Диссоциируют в водном растворе основные соли, как и кислотные, в 2 этапа:

BaOHCl  BaOH⁺ + Cl^¯ AlOH(NO₃)₂  AlOH²⁺ + 2NO₃^¯

BaOH⁺  Ba²⁺ + OH^¯

суммарное BaOHCl  Ba²⁺ + OH^¯ + Cl^¯

уравнение

На первом этапе диссоциация всегда протекает полностью, а на втором только тогда, когда соль образована сильным основанием, в противном случае – крайне незначительно. В своем большинстве основные соли практически не растворяются в воде и обсуждать их поведение в водном растворе сложно.

В твердых образцах основных солей ионы Меⁿ⁺ и ОН^- находятся в разных узлах кристаллической решетки. Частицы ОН²⁺, (ОН)₂⁺, ОН⁺ присутствуют только в растворах, где их концентрация обычно мала из-за плохой растворимости соли. Состав твердых основных солей в связи с этим часто отображают как смесь средней соли с основанием, например:

(CuOH)₂CO₃ → CuCO₃ ∙ Cu(OH)₂

Названия основных солей образуются, как и названия соответствующих им средних солей, только с добавлением приставки гидроксо- к названию кислотного остатка. Если в формульной единице соли содержатся две ОН-группы, то используется приставка дигидроксо-:

CuOHCl  медь-гидроксохлорид; гидроксохлорид меди

AlOH(NO₃)₂  алюминий-гидроксонитрат, гидроксонитрат алюминия

Fe(ОН)₂Вr  железо(III)-дигидроксобромид; дигидроксобромид железа (III)

Существуют также двойные, смешанные и комплексные соли.

Двойные соли образованы катионами различных металлов, но анионом одной кислоты.

Они образуются при действии на многоосновную кислоту двумя различными основаниями:

2Н₂SO₄ + KOH + Al(OH)₃ = KAl(SO₄)₂ + 3H₂O

H₃PO₄ + 2KOH + NaOH = K₂NaPO₄ + 3H₂O

В водных растворах эти соли полностью распадаются на ионы:

KAl(SO₄)₂ → K⁺ + Al³⁺ + 2SO₄^2-

K₂NaPO₄ → 2K⁺ + Na⁺ + PO₄^3-

Смешанные соли содержат катионы одного металла и анионы двух различных кислот.

Они образуются при одновременном действии на многокислотное основание двумя различными кислотами:

Ca(OH)₂ + HCl + HСlO = Ca(ClO)Cl или CaOCl₂

Двойные и смешанные соли можно рассматривать и как физико-химические смеси двух солей:

K₂SO₄ ∙ Al₂(SO₄)₃ → K₂Al₂(SO₄)₄ или KAl(SO₄)₂

CaCl₂ ∙ Ca(ClO)₂ → Ca₂(ClO)₂Cl₂ или Ca(ClO)Cl

Комплексные соли образованы ионом сложного строения (катионом или анионом), который называется комплексным. При написании такой ион берется в квадратные скобки. Он называется иначе внутренней координационной сферой. Внутренняя сфера состоит из иона металла, который называется ядром комплексного соединения или комплексообразователем и отрицательно заряженных ионов или нейтральных молекул (Н₂О, NH₃, CO), которые называются лигандами.

Лиганды связываются с комплексообразователем как кулоновскими силами (если они являются анионами), так и ковалентной связью, образованной по донорно-акцепторному механизму (причем лиганды выступают в роли донора электронной пары).

Заряд внутренней сферы равен алгебраической сумме зарядов ядра и лиганд. Если он не равен нулю, то комплексное соединение имеет внешнюю координационную сферу. В нее входят ионы, имеющие знак заряда, противоположный знаку заряда внутренней сферы. Они связаны с внутренней координационной сферой только кулоновскими силами.

Суммарный заряд внешней сферы совпадает по величине с зарядом внутренней сферы, только имеет другой знак.

Первой при записи формулы комплексного соединения всегда записывают ту сферу, которая имеет положительный знак заряда.

+		3+	-	3-
Na3	[	Al	(OH)6	]
внешняя сфера		ядро	лиганды
	внутренняя сфера

Рис. 3. Схема строения комплексного соединения

Al(OH)₃ + NaOH  Na⁺ Al³⁺(OH^¯)₄^¯

CuCl₂ + 4NH₃  Cu²⁺(NH₃⁰)₄²⁺Cl₂^¯

FeCl₃ + 6KCN  K₃⁺ Fe³⁺(CN^¯)₆^3– + 3KCl

Если суммарный заряд внутренней сферы равен нулю, то внешняя сфера в таком комплексном соединении отсутствует:

Fe + 5CO = [ ( )₅]⁰

В водных растворах комплексные соединения полностью распадаются на ионы внешней сферы и комплексный ион:

Na Al (OH)₄ → Na⁺ + Al(OH)₄^¯

Сu (NH₃)₄Cl₂ → 2Cl^¯ +  Cu (NH₃)₄²⁺

Диссоциация самого комплексного иона протекает ступенчато и крайне незначительно (тем хуже, чем более устойчивым является данный ион).