Соль (химия)

«Ионное соединение» перенаправляет здесь. Не путать с солью или хлоридом натрия .

Кристаллическая , структура хлорида натрия NaCl, типичная соль. Фиолетовые сферы представляют натрия катионы , NA ⁺ и зеленые сферы представляют хлорида анионы , cl ⁻ Полем Желтые заливы показывают электростатические силы.

В химии солевое состоящее или ионное соединение представляет собой химическое соединение, из сборки положительно заряженных ионов ( катионов ) и отрицательно заряженных ионов ( анионы ), что приводит к соединению без чистого электрического заряда (электрически нейтральный). Составные ионы удерживаются вместе электростатическими силами, называемыми ионными связями .

Компонентные ионы в соли могут быть либо неорганическими , такими как хлорид (CL ⁻ ), или органический , такой как ацетат ( Ch
₃ COO ⁻
) Каждый ион может быть либо монатомическим (называемым простым ионом ), таким как фторид (F ⁻ ) и натрия (NA ⁺ ) и хлорид (кл ⁻ ) в хлориде натрия или полиатомной , такой как сульфат ( поэтому ²⁻
₄ ) и аммония ( NH ⁺
₄ ) и карбонат ( co ²⁻
₃ ) Ионы в карбонате аммония . Соль, содержащая базовые гидроксид ионов (о, ⁻ ) или оксид (o ²⁻ ) классифицируются как основы , например, гидроксид натрия .

Отдельные ионы в соле обычно имеют несколько соседей, поэтому они считаются не частью молекул, а вместо этого часть непрерывной трехмерной сети. Соли обычно образуют кристаллические структуры при твердых.

Соли, состоящие из небольших ионов, обычно имеют высокие плавления и точки кипения , и они твердые и хрупкие . Как твердые вещества, они почти всегда электрически изолируют , но при расточительном или растворенном они становятся высокопроводящими , потому что ионы становятся мобильными. Некоторые соли имеют большие катионы, большие анионы или оба. С точки зрения их свойств, такие виды часто больше похожи на органические соединения.

История открытия

Рентгеновский спектрометр, разработанный WH Bragg

В 1913 году структура хлорида натрия была определена Уильямом Генри Брэггом и Уильямом Лоуренсом Брэггом . было шесть равноудаленных ближайших к Это показало, что для каждого атома себе . Также было обнаружено, что многие другие неорганические соединения имеют сходные структурные особенности. Вскоре эти соединения были описаны как составляемые из ионов, а не нейтральных атомов , но доказательство этой гипотезы не было обнаружено до середины 1920-х годов, когда были проведены эксперименты по отражению рентгеновского излучения (которые обнаруживали плотность электронов).

Основными участниками развития теоретического обращения с ионными кристаллическими структурами были родились Макс , Фриц Хабер , Альфред Ланде , Эрвин Маделунг , Пол Питер Эвальд и Казимиерц Фаджанс . Born прогнозировал энергии кристаллов, основанные на предположении о ионных составляющих, которые показали хорошее соответствие термохимическим измерениям, что еще больше подтверждает это предположение.

Формация

Галит , минеральная форма хлорида натрия , образуется, когда соленая вода испаряется, оставляя ионы позади.

Твердый свинец (II) сульфат (PBSO ₄ )

Многие металлы, такие как щелочные металлы, реагируют непосредственно с электроотрицательными гало -галогенами на соли.

Соли образуются при испарениях их решений . После того, как раствор перенасыщен и твердые соединения зародыша. Этот процесс широко встречается в природе и является средством образования минералов эвапорита .

Нерастворимые соли могут быть ускорены путем смешивания двух растворов, одного с катионом и одним с анионом в нем. Поскольку все решения являются электрически нейтральными, два раствора, смешанные, также должны содержать противоионы противоположных зарядов. Чтобы гарантировать, что они не загрязняют осажденную соль, важно убедиться, что они также не осаждаются. Если два раствора имеют ионы водорода и гидроксидные ионы в качестве противоионов, они будут реагировать друг с другом в том, что называется кислотной реакцией или реакцией нейтрализации с образованием воды. Альтернативно можно выбрать противоионы, чтобы убедиться, что даже при объединении в одно решение они останутся растворимым в качестве ионов зрителей .

Если растворитель представляет собой воду в методе образования испарения или осадков, во многих случаях образованный ионный кристалл также включает воду кристаллизации , поэтому продукт известен как гидрат и может обладать очень разными химическими свойствами по сравнению с безводным материалом.

Расплавленные соли будут затвердеть при охлаждении под их точкой замерзания . Это иногда используется для твердотельного синтеза сложных солей из твердых реагентов, которые сначала расплавляются вместе. В других случаях твердые реагенты не нужно расплавлять, а вместо этого могут реагировать по маршруту реакции твердого состояния . В этом методе реагенты неоднократно мелко изливаются в пасту, а затем нагревают до температуры, когда ионы в соседних реагентах могут диффундировать вместе в течение времени, когда в духовке остается смеси реагента. В других синтетических маршрутах используется твердый предшественник с правильным стехиометрическим соотношением нелетующих ионов, которое нагревается, чтобы отключить другие виды.

В некоторых реакциях между высокореактивными металлами (обычно из группы 1 или группы 2 ) и высокоэлектромигативными галогенными газами или водой атомы могут быть ионизированы переносом электронов , Процесс термодинамически понят с использованием цикла Born -Maber .

Соли образуются реакциями формирования соли

• Основание и кислота HCl например, NH ₃ + , → NH ₄ Cl
• Металл Mgso и кислота , например Mg + H ₂ SO ₄ → 2 ₄ + H _,
• Металл и неметальный, например, Ca + Cl ₂ → Cacl ₂
• Основание 2 и кислотный ангидрид , например, 2 NaOH + Cl ₂ O → NaClo + H ₂ O
• Кислота 2 и основание ангидрид , например, 2 HNO ₃ + Na ₂ O → Nano ₃ + H ₂ O
• В реакции метатезиса соли , где две разные соли смешиваются в воде, их ионы рекомбинируют, а новая соль нерастворим и осаждает. Например:

  PB (№ ₃ ) ₂ + Na ₂ SO ₄ → PBSO ₄ ↓ + 2 Nano ₃

Связывание

Схематическая электронных оболочек диаграмма атомов натрия и фтора , подвергающаяся окислительно -восстановительной реакции с образованием фтора натрия . Натрий теряет свой внешний электрон , чтобы придать ему стабильную конфигурацию электрона входит в атом фтора , и этот электрон экзотермически . Ионы противоположно заряженных - обычно многие из них - затем привлекают друг друга, чтобы сформировать твердый.

Основная статья: Ионная связь

Ионы в солях в первую очередь укрепляются электростатическими силами между распределением зарядов этих тел, и, в частности, ионной связью, возникающей в результате давнего притяжения кулоновского кулонов между чистым отрицательным зарядом анионов и чистым положительным зарядом катионов. Существует также небольшая дополнительная сила притяжения от взаимодействия Ван -дер -Ваальса, которая вносит только около 1–2% сплоченной энергии для небольших ионов. Когда пара ионов приближается к их внешним электронным раковинам (большинство простых ионов имеют закрытые раковины ) для перекрытия, возникает отталкивающая сила с коротким границ, возникает, возникает сила отталкивающей Из -за принципа исключения Паули . Баланс между этими силами приводит к потенциальной энергии с минимальной энергией, когда ядра разделены на определенном расстоянии равновесия.

Если на электронную структуру двух взаимодействующих тел влияет присутствие друг друга, ковалентные взаимодействия (неионовые) также способствуют общей энергии образованного соединения. Соли редко являются чисто ионными, т. Е. Удерживаются только электростатическими силами. Связывания между даже самыми электроотрицательными / электропозитивными парами, такими как связи в фториде цезия, имеют небольшую степень ковалентности . И наоборот, ковалентные связи между непохожными атомами часто демонстрируют некоторое разделение заряда и могут считаться частичным ионным характером. Обстоятельства, при которых соединение будет иметь ионный или ковалентный символ, обычно можно понять с использованием правил фаханса , которые используют только заряды и размеры каждого иона. Согласно этим правилам, соединения с наиболее ионным характером будут иметь большие положительные ионы с низкой зарядкой, связанными с небольшим отрицательным ионом с высокой зарядкой. В более широком смысле теория HSAB может быть применена, в результате чего соединения с наиболее ионным характером являются те, которые состоят из твердых кислот и твердых оснований: небольшие, высоко заряженные ионы с высокой разницей в электроочистите между анионом и катионом. Эта разница в электроотрицании означает, что разделение заряда и возникающий дипольный момент поддерживается даже тогда, когда ионы находятся в контакте (избыточные электроны на анионах не переносятся или не поляризуются для нейтрализации катионов).

Хотя химики классифицируют идеализированные типы связей как ионные или ковалентные, существование дополнительных типов, таких как водородные связи и металлические связи , например, привело к тому, что некоторые философы науки предполагают, что требуются альтернативные подходы к пониманию связей. Это может быть путем применения квантовой механики для расчета энергий связывания.

Структура

Единичная ячейка цинкового бленде конструкции

Энергия решетки - это суммирование взаимодействия всех сайтов со всеми другими сайтами. Для неполяризуемых сферических ионов требуются только заряды и расстояния для определения энергии электростатического взаимодействия. Для любой конкретной идеальной кристаллической структуры все расстояния геометрически связаны с наименьшим междерным расстоянием. Таким образом, для каждой возможной кристаллической структуры общая электростатическая энергия может быть связана с электростатической энергией единичных зарядов на ближайшем соседнем расстоянии с помощью мультипликативной константы, называемой константой Маделунга Это может быть эффективно рассчитано с использованием суммы Эвальда . Когда предполагается разумная форма для дополнительной отталкивающей энергии, общая энергия решетки может быть смоделирована с помощью уравнения Борна -Флена , Уравнение Борн -Мюер , или в отсутствие структурной информации, уравнение Капустински .

Используя еще более простое приближение ионов в качестве непроницаемых твердых сфер, расположение анионов в этих системах часто связано с близкими сферами, причем катионы занимают тетраэдрические или октаэдрические промежутки . В зависимости от стехиометрии соли и координации (в основном определяемой соотношением радиуса ) катионов и анионов, обычно наблюдаются различные структуры, и теоретически рационализируется правилами Полинга .

Общие ионные составные структуры с близкими анионами

Стехиометрия	Катион: анион координация	Интерстициальные сайты		Кубическая закрытая упаковка анионов		Гексагональная закрытая упаковка анионов
		Занятость	Критический радиус соотношение	Имя	Маделунг постоянна	Имя	Маделунг постоянна
Мкс	6:6	Все октаэдры	0.4142	хлорид натрия	1.747565	Никелин	<1,73
	4:4	Альтернативный тетраэдрический	0.2247	Цинк Бленде	1.6381	склад	1.641
MX 2	8:4	Все тетраэдры	0.2247	флуорит	5.03878
	6:3	наполовину октаэдрический (альтернативные слои полностью заняты)	0.4142	Хлорид кадмия	5.61	йодид кадмия	4.71
MX 3	6:2	Одна треть октаэдрального	0.4142	Rhodium (III) бромид	6.67	Бисмут йодид	8.26
М 2 х 3	6:4	Две трети октаэдрического	0.4142			корунд	25.0312
Abo 3		Две трети октаэдрического	0.4142			Ильменит	Зависит от обвинений и структура
Ab 2 o 4		один восьмая тетраэдрическая и половина октаэдрального	r a / r o = 0,2247, r b / r o = 0,4142	Spinel , обратный шпинель	Зависит от катиона распределения сайтов	оливин	Зависит от катиона распределения сайтов

В некоторых случаях анионы приобретают простую кубическую упаковку, а полученные общие структуры - это:

Общие ионные составные структуры с простыми кубическими упакованными анионами

Стехиометрия	Катион: анион координация	Интерстициальные сайты заняты	Пример структуры
			Имя	Критический радиус соотношение	Маделунг постоянна
Мкс	8:8	полностью заполнен	Хлорид цезия	0.7321	1.762675
MX 2	8:4	половина заполнена	Фторид кальция
М 2 х	4:8	половина заполнена	оксид лития

Некоторые ионные жидкости , особенно со смесями анионов или катионов, могут быть охлаждены достаточно быстро, чтобы не было достаточно времени для зарождения кристаллов , поэтому ионное стекло (без порядок на большем диапазоне). образуется

Дефекты

Френкель дефект

Шоттский дефект

Смотрите также: кристаллографический дефект

В любом кристалле обычно будут некоторые дефекты. Для поддержания электросезования кристаллов дефекты, которые включают потерю катиона, будут связаны с потерей аниона, то есть эти дефекты происходят в парах. Дефекты Френкеля состоят из катионной вакансии в сочетании с катионной интерстициальной и может быть получена в любом месте основного кристалла, чаще всего встречается в соединениях с низким координационным числом и катионами, которые намного меньше анионов. Дефекты Шоттки состоят из одной вакансии каждого типа и генерируются на поверхностях кристалла, чаще всего встречается в соединениях с высоким координационным номером и когда анионы и катионы имеют одинаковый размер. Если катионы имеют несколько возможных состояний окисления , то катионные вакансии могут компенсировать дефицит электронов на катионных сайтах с более высокими числами окисления, что приводит к нестехиометрическому соединению . Другая нестехиометрическая возможность-это образование F-центра , свободный электрон, занимающий анионную вакансию. Когда соединение имеет три или более ионных компонентов, возможно, еще больше типов дефектов. Все эти точечные дефекты могут генерироваться с помощью термических вибраций и иметь равновесную концентрацию. Поскольку они энергетически дорого, но энтропически полезные, они встречаются в большей концентрации при более высоких температурах. После получения эти пары дефектов могут диффундировать в основном независимо друг от друга, прыгая между решетчатыми участками. Эта подвижность дефектов является источником большинства транспортных явлений внутри ионного кристалла, включая диффузию и ионную проводимость твердого состояния . Когда вакансии сталкиваются с интерстициями (Френкель), они могут рекомбинировать и уничтожать друг друга. Точно так же вакансии удаляются, когда они достигают поверхности кристалла (Шоттки). Дефекты в кристаллической структуре обычно расширяют параметры решетки , уменьшая общую плотность кристалла. Дефекты также приводят к ионам в совершенно разных местных средах, что заставляет их испытывать другую симметрию кристаллического поля , особенно в случае различных катионов, обменивающих сайты решетки. Это приводит к другому расщеплению , D-электронных орбиталей так что оптическое поглощение (и, следовательно, цвет) может измениться с концентрацией дефекта.

Характеристики

[Bmim]+[pf6] - , ионная жидкость

Кислотность/основность

Ионные соединения, содержащие ионы водорода (h ⁺ ) классифицируются как кислоты , и те, которые содержат электропозитивные катионы и базовые анионы гидроксид ионов (о, ⁻ ) или оксид (o ²⁻ ) классифицируются как базы . Другие ионные соединения известны как соли и могут образовываться с помощью кислотных реакций . Соли, которые производят гидроксидные ионы, когда растворяются в воде , называются щелочными солями , а соли, которые производят водорода ионы , когда растворяются в воде, называются кислотными солями . Если соединение является результатом реакции между сильной кислотой и слабым основанием , результатом является кислотная соль . Если это результат реакции между сильным основанием и слабой кислотой , результатом является базовая соль . Если это результат реакции между сильной кислотой и сильным основанием, результатом является нейтральная соль. Слабые кислоты, реагирующие со слабыми основаниями, могут продуцировать ионные соединения как с ионом конъюгатного основания , так и с ионом конъюгатной кислоты, такими как ацетат аммония .

Некоторые ионы классифицируются как амфотерные , способные реагировать либо с кислотой, либо с основанием. Это также относится к некоторым соединениям с ионным характером, обычно оксидами или гидроксидами менее электропозитивных металлов (поэтому соединение также имеет значительный ковалентный характер), таких как оксид цинка , гидроксид алюминия , оксид алюминия и оксид свинца (II) .

Точки таяния и кипения

Электростатические силы между частицами являются самыми сильными, когда заряды высоки, а расстояние между ядрами ионов невелико. В таких случаях соединения обычно имеют очень высокие плавления и точки кипения и низкое давление паров . Тенденции в точках плавления могут быть еще лучше объяснены, когда учитывается соотношение структуры и ионного размера. Над их точкой плавления соли растают и становятся расплавленными солями (хотя некоторые соли, такие как хлорид алюминия и хлорид железа (III), демонстрируют молекулярные структуры в жидкой фазе). Неорганические соединения с простыми ионами обычно имеют небольшие ионы, и, таким образом, имеют высокие точки плавления, как и твердые тела при комнатной температуре. Однако некоторые вещества с более крупными ионами имеют температуру плавления внизу или вблизи комнатной температуры (часто определяются как до 100 ° C), и называются ионными жидкостями . Ионы в ионных жидкостях часто имеют неравномерные распределения заряда, или громоздкие заместители, такие как углеводородочные цепи, которые также играют роль в определении силы взаимодействия и склонности к расплаве.

Даже когда локальная структура и связь ионного твердого вещества достаточно разрушены, чтобы растопить его, все еще существуют сильные электростатические силы на большие расстояния, скрепляя жидкость вместе и предотвращают кипение ионов с образованием газовой фазы. Это означает, что даже ионные жидкости в комнатной температуре имеют низкое давление паров и требуют значительно более высоких температур для кипения. Точки кипения демонстрируют аналогичные тенденции с точками плавления с точки зрения размера ионов и прочности других взаимодействий. Когда испаряются, ионы все еще не освобождаются друг от друга. Например, в паровской фазе хлорид натрия существует в виде диатомных «молекул».

Бриттлис

Большинство солей очень хрупкие . Как только они достигают предела своей силы, они не могут деформировать малочно , потому что необходимо поддерживать строгое выравнивание положительных и отрицательных ионов. Вместо этого материал подвергается перелому через расщепление . По мере повышения температуры (обычно близко к температуре плавления) происходит переход пластичной бруски , и пластиковый поток становится возможным благодаря движению дислокаций .

Сжимаемость

Сжатие координационным соли сильно определяется ее структурой и, в частности, номером . Например, галогениды со структурой хлорида цезия (координация № 8) менее сжимаемы, чем те, со структурой хлорида натрия (координационный номер 6), и снова, чем с координационным номером 4.

Растворимость

Водная растворимость различных солей в зависимости от температуры. Некоторые соединения, демонстрирующие необычное поведение растворимости, были включены.

См. Также: Растворимость § Растворимость ионных соединений в воде

Когда простые соли растворяются , они диссоциируют на отдельные ионы, которые сорватированы и рассеиваются на протяжении всего результирующего раствора. Соли не существует в решении. Напротив, молекулярные соединения, которые включают большинство органических соединений, остаются нетронутыми в растворе.

Растворимость , но солей является самой высокой в ​​полярных растворителях (таких как вода ) или ионных жидкостей имеет тенденцию быть низким в неполярных растворителях (таких как бензин / бензин ). Этот контраст является главным образом потому, что полученные ионно-дипольные взаимодействия значительно сильнее, чем ионо-индуцированные дипольные взаимодействия, поэтому тепло от раствора выше. Когда противоположно заряженные ионы в твердой ионной решетке окружены противоположным полюсом полярной молекулы, твердые ионы вытаскивают из решетки в жидкость. Если энергия сольватации превышает энергию решетки , отрицательное изменение энтальпии в чистой энтальпии обеспечивает термодинамический диск для удаления ионов из их положений в кристалле и растворяется в жидкости. Кроме того, изменение энтропии раствора обычно является положительным для большинства твердых растворенных веществ, таких как соли, что означает, что их растворимость увеличивается при повышении температуры. Существуют некоторые необычные соли, такие как сульфат церия (III) , где это изменение энтропии является отрицательным, из -за дополнительного порядка, вызванного в воде при растворе, и растворимость уменьшается с температурой.

Энергия решетки , сплоченные силы между этими ионами внутри твердого вещества, определяют растворимость. Растворимость зависит от того, насколько хорошо каждый ион взаимодействует с растворителем, поэтому некоторые закономерности становятся очевидными. Например, соли натрия , калия и аммония обычно растворимы в воде. Примечательные исключения включают гексахлороплатинат аммония и кобалтинитрит калия . Большинство нитратов и многих сульфатов растворимы в воде. Исключения включают сульфат бария , сульфат кальция (экономно растворимый) и сульфат свинца (II) , где сопряжение 2+/2- приводит к высокой энергии решетки. По аналогичным причинам большинство металлических карбонатов не растворимы в воде. Некоторые растворимые карбонатные соли: карбонат натрия , карбонат калия и карбонат аммония .

Электрическая проводимость

Обратный вид порции кристаллической структуры гексаметилена TTF / TCNQ Перенос заряда соль.

Соли - это характерно изоляторы . Хотя они содержат заряженные атомы или кластеры, эти материалы обычно не проводят электричество в какой -либо значительной степени, когда вещество является твердым. Чтобы провести, заряженные частицы должны быть мобильными , а не стационарными в кристаллической решетке . Это достигается в некоторой степени при высоких температурах, когда концентрация дефекта увеличивает ионную подвижность и ионную проводимость ионного состояния . Когда соли растворяются в жидкости или расплавляются в жидкость , они могут проводить электричество, потому что ионы становятся полностью мобильными. По этой причине расплавленные соли и растворы, содержащие растворенные соли (например, хлорид натрия в воде) могут использоваться в качестве электролитов . Эта проводимость при увеличении растворения или плавления иногда используется в качестве определяющей характеристики солей.

В некоторых необычных солях: быстрые проводники и ионные очки , Один или несколько ионных компонентов обладает значительной подвижностью, что позволяет проводиться, даже когда материал в целом остается твердым. Это часто зависит от температуры и может быть результатом либо фазового изменения, либо высокой концентрации дефекта. Эти материалы используются во всех твердотельных суперконденсаторах , батареях и топливных элементах , а также в различных видах химических датчиков .

Цвет

Безводный кобальт (II) хлорид ,
Cocl ₂

Кобальт (II) Хексагидрат хлорида,
Cocl ₂ · 6h ₂ O

Смотрите также: цвет химикатов

Цвет соли часто отличается от цвета водного раствора, содержащего составляющие ионы, или гидратированная форма того же соединения.

Анионы в соединениях с связями с наиболее ионным характером имеют тенденцию быть бесцветными (с полосой поглощения в ультрафиолетовой части спектра). В соединениях с менее ионным характером их цвет углубляется через желтый, оранжевый, красный и черный (когда полоса поглощения смещается до более длинных длин волн в видимый спектр).

Полоса поглощения простых катионов смещается в сторону более короткой длины волны, когда они участвуют в более ковалентных взаимодействиях. Это происходит во время гидратации ионов металлов, поэтому бесцветные безводные соли с поглощающим анионом в инфракрасном растворе могут стать красочными в растворе.

Соли существуют во многих разных цветах , которые возникают либо из их составляющих анионов, катионов или сольватов . Например:

• хромат натрия Na ₂ cro ₄ сделан желтым от иона хромата Cro 2–4 . ​
• дихромат калия K ₂ Cr ₂ O ₇ производится красным оранжевым ионом дихромата Cr ₂ O 2- 7 .
• кобальт (ii) нитратный гексагидрат CO (№ ₃ ) ₂ · 6H ₂ O производится красным хромофором гидратированного кобальта (II) [CO (H ₂ O) ₆ ] ²⁺ .
• медь (II) сульфат пентагидрат Cuso ₄ · 5H ₂ O изготовлен синим с помощью гидратированной меди (ii).
• калий перманганат Kmno ₄ становятся фиолетовым перманганата анионом Слишком много - 4 .
• Никель (II) хлоридный гексагидрат NICL ₂ · 6H ₂ O становятся зеленым с помощью гидратированного никеля (II) хлорида [NICL ₂ (H ₂ O) ₄ ] .
• Хлорид натрия и сульфата магния гептагидрат MGSO ₄ · 7H ₂ O являются бесцветными или белыми, потому что составляющие катионы и анионы не поглощают свет в той части спектра, который виден для людей.

Некоторые минералы - соли, некоторые из которых растворимы в воде. Точно так же неорганические пигменты , как правило, не являются солями, потому что нерастворимость требуется для устойчивости. Некоторые органические красители - соли, но они практически нерастворимы в воде.

Вкус и запах

Соли могут вызвать все пять основных вкусов , например, солен ( хлорид натрия ), сладкий ( диацетат свинца , который вызовет отравление свинцом , если он проглатывает), кислый ( Bitartrate калия ), горький ( сульфат магния ) и Umami или Savory ( моносодиум глутамат ). Полем

Соли сильных кислот и сильных оснований (« сильные соли ») не являются летучими и часто без запаха, тогда как соли слабых кислот или слабых оснований (« слабые соли ») могут пахнуть как конъюгатная кислота (например, ацетаты, такие как уксусная кислота ( уксус ) и цианиды, такие как цианид водорода ( миндаль )) или конъюгатное основание (например, соли аммония, такие как аммиак ) ионов компонентов. Что медленное, частичное разложение обычно ускоряется присутствием воды, поскольку гидролиз является другой половиной обратимого уравнения реакции образования слабых солей.

Использование

Соли давно имели широкий спектр применений и применений. Многие минералы являются ионными. Люди обрабатывали общую соль (хлорид натрия) в течение более 8000 лет, используя ее сначала в качестве приправы и консерванта продуктов питания, а теперь и в производстве, сельском хозяйстве , кондиционировании воды, для обезжиренных дорог и многих других видов использования. Многие соли настолько широко используются в обществе, что они идут общими именами, не связанными с их химической идентичностью. Примеры этого включают буру , каломель , молоко магнезии , ячеечную кислоту , масло купороса , соленый и соленый лайм .

Растворимые соли можно легко растворить, чтобы обеспечить электролита растворы . Это простой способ контроля концентрации и ионной силы . Концентрация растворенных веществ влияет на многие коллигативные свойства , включая повышение осмотического давления и вызывая депрессию замерзания и повышение точки кипения . Поскольку растворенные вещества являются заряженными ионами, они также увеличивают электрическую проводимость раствора. Повышенная ионная прочность уменьшает толщину электрического двойного слоя вокруг коллоидных частиц и, следовательно, стабильность эмульсий и суспензий .

Химическая идентичность добавленных ионов также важна во многих применениях. Например, фторид , содержащие соединения, растворяются для подачи ионов фторида для фторирования воды .

Сплошные соли уже давно используются в качестве пигментов для краски и устойчивы к органическим растворителям, но чувствительны к кислотности или основности. С 1801 года пиротехники описывают и широко использовались металлуосодержащие соли как источники цвета в фейерверках. При интенсивном тепле электроны в ионах металлов или малых молекул могут быть возбуждены. Эти электроны позже возвращаются в более низкие энергетические состояния и высвобождают свет с помощью цветового спектра, характерного для присутствующих видов.

При химическом синтезе соли часто используются в качестве предшественников для высокотемпературного твердотельного синтеза.

Многие металлы геологически наиболее распространены в качестве солей в рудах . Для получения элементарных материалов эти руды обрабатываются с помощью плавки или электролиза , в которых происходят окислительно -восстановительные реакции (часто с восстановительным агентом, таким как углерод), так что ионы металлов получают электроны, становясь нейтральными атомами.

Номенклатура

См. Также: Nomenclatore Iupac неорганической химии

Согласно номенклатуре, рекомендованной IUPAC , соли названы в соответствии с их композицией, а не их структурой. В самом простом случае бинарной соли без возможной двусмысленности в отношении зарядов и, следовательно, стехиометрии , общее имя написано с использованием двух слов. Имя катиона (имя немодифицированного элемента для монатомных катионов) на первом месте, за которым следует имя аниона. Например, MGCL ₂ называется хлоридом магния , а NA ₂ SO ₄ называется сульфатом натрия ( Итак, ²⁻
₄ , сульфат , является примером полиатомного иона ). Чтобы получить эмпирическую формулу из этих имен, стехиометрия может быть выведена из зарядов на ионы и требования общего нейтралитета заряда.

Если есть несколько разных катионов и/или анионов, часто требуются мультипликативные префиксы ( ди- , три- , тетра- , ...), чтобы указать относительные композиции, и катионы тогда анионы перечислены в алфавитном порядке. Например, KMGCL ₃ называется трихлорид калия магния, чтобы отличить его от K ₂ Mgcl ₄ , магний -дипотассий -тетрахлорид (Обратите внимание, что как в эмпирической формуле, так и в письменном имени катионы появляются в алфавитном порядке, но порядок варьируется между ними, потому что - K символ калия ). Когда один из ионов уже имеет мультипликативный префикс в его названии, альтернативные мультипликативные префиксы ( бис- , трис- , тетракис- , ...). используются Например, BA (BRF ₄ ) ₂ называется Barium BIS (Tetrafluoridobromate) .

Соединения, содержащие один или несколько элементов, которые могут существовать в различных состояниях заряда/ окисления, будут иметь стехиометрию, которая зависит от того, какие состояния окисления присутствуют, для обеспечения общего нейтралитета. Это может быть указано во имя, указав либо состояние окисления присутствующих элементов, либо заряд на ионах. Из -за риска двусмысленности при распределении состояний окисления IUPAC предпочитает прямую индикацию ионных чисел заряда. Они написаны как арабское целое число, за которым следует знак (..., 2-, 1-, 1+, 2+, ...) в скобках непосредственно после имени катиона (без пространства, разделяющего их). Например, FESO ₄ называется сульфатом железа (2+) (с зарядом 2+ на FE ²⁺ Ионы, уравновешивающие 2- заряд на сульфат -ионе), тогда как Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ называется сульфатом железа (3+) (потому что два иона железа в каждой формуле имеют заряд 3+, чтобы сбалансировать 2 - на каждом из трех сульфатных ионов). Номенклатура запаса , все еще в общем использовании, записывает количество окисления в римских цифрах (..., −ii, −i, 0, i, ii, ...). Таким образом, приведенные выше примеры будут названы сульфатом железа (II) сульфата и железа (III) соответственно. Для простых ионов ионный заряд и число окисления идентичны, но для полиатомных ионов они часто различаются. Например, уранил (2+) ион, UO ²⁺
₂ , имеет уран в состоянии окисления +6, поэтому его называют ионом диоксаураниума (VI) в номенклатуре запаса. Еще более старая система именования для металлических катионов, также все еще широко используемой, добавила суффиксы -US и -IC к латинскому корню имени, чтобы дать особые названия для состояний с низким и высоким окислением. Например, эта схема использует «черные» и «железо» для железа (II) и железа (iii) соответственно, Таким образом, приведенные выше примеры были классически названы сульфатом железа и сульфатом железа .

Обычные катионные катионные катион включают:

• Аммоний Н.Х. ⁺
  ₄
• Кальций Ca ²⁺
  
• Железный Фе ²⁺
  и fe ³⁺
  
• Магний мг ²⁺
  
• Калий К. ⁺
  
• Пиридиний c
  ₅ часов
  ₅ нх ⁺
  
• Четвертый аммоний NR ⁺
  ₄ , r - алкильная группа или арильная группа
• Натрий Na ⁺
  
• Медный Cu ²⁺
  

Общие соляные анионы (родительские кислоты в скобках, где доступны) включают::

• Ацетат гл
  ₃ COO ⁻
  ( Уксусная кислота )
• Карбонат co ²⁻
  ₃ ( углекислота )
• Хлорид кл ⁻
  ( соляная кислота )
• Citrate HOC (COO ⁻
  ) (Гл
  ₂ COO ⁻
  )
  ₂ ( лимонная кислота )
• Cyanide C≡N ⁻
  ( Гидроциановая кислота )
• Фторид f ⁻
  ( гидрофторическая кислота )
• Нитрат нет ⁻
  ₃ ( азотная кислота )
• Нитрит нет ⁻
  ₂ ( азотная кислота )
• Оксид o ²⁻
  ( вода )
• Фосфат По ³⁻
  ₄ ( фосфорная кислота )
• Сульфат так ²⁻
  ₄ ( серная кислота )

Соли с различным числом атомов водорода, замененных катионами по сравнению с их родительской кислотой, могут быть названы монобазными , дибазическими или трибазическими , идентифицируя, что один, два или три атома водорода были заменены; Полибазные соли относятся к тем, что с заменой более одного атома водорода. Примеры включают:

• Фосфатный натрий монобаз (Nah ₂ Po ₄ )
• Фосфат натрия Dibasic (NA ₂ HPO ₄ )
• Фосфатный натрий Трибаз (NA ₃ PO ₄ )

Сила

Сильные соли или сильные электролитные соли - это химические соли, состоящие из сильных электролитов . Эти соли диссоциируются полностью или почти полностью в воде . Как правило, они без запаха и нелетни .

Сильные соли начинаются с Na__, K__, NH ₄ __, или они заканчиваются __no ₃ , __clo ₄ или __ch ₃ COO. Большинство металлов группы 1 и 2 образуют сильные соли. Сильные соли особенно полезны при создании проводящих соединений, поскольку их составляющие ионы позволяют повысить проводимость.

Слабые соли или слабые электролитные соли состоят из слабых электролитов . Эти соли плохо диссоциируются в воде. Как правило, они более изменчивы, чем сильные соли. Они могут быть похожи по запаху с кислотой или основой , из которой они получены. Например, ацетат натрия , CH ₃ COONA, пахнет аналогично уксусной кислоте CH ₃ COOH.

Zwitterion

Цвиттерии содержат анионный и катионный центр в той же молекуле , но не считаются солями. Примерами Zwitterions являются аминокислоты , много метаболитов , пептидов и белков .

Смотрите также

• Связывание в твердых веществах
• Иолиомика
• Реакция метатезиса соли
• Метод Bresle (метод, используемый для проверки наличия соли во время применения покрытия)
• Карбоксилат
• Галогенид
• Ионные связи
• Выпечка
• Соленость

Ссылки

• Марк Курланский (2002). Соль: мировая история . Walker Publishing Company. ISBN   0-14-200161-9 .

Библиография

• Эшкрофт, Нил У . ; Мермин, Н. Дэвид (1977). Физика твердого состояния (27 -й реп. Изд.). Нью -Йорк: Холт, Райнхарт и Уинстон. ISBN  978-0-03-083993-1 .
• Аткинс, Питер; Де Паула, Хулио (2006). Физическая химия Аткинса (8 -е изд.). Оксфорд: издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0-19-870072-2 .
• Барроу, Гордон М. (1988). Физическая химия (5 -е изд.). Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. ISBN  978-0-07-003905-6 .
• Браун, Теодор Л.; Lemay, H. Eugene Jr; Bursten, Bruce E.; Ланфорд, Стивен; Сагатис, Далиус; Даффи, Нил (2009). Химия: Центральная наука: широкая перспектива (2 -е изд.). Французский лес, Новый Южный Уэльс: Пирсон Австралия. ISBN  978-1-4425-1147-7 .
• Freemantle, Michael (2009). Введение в ионные жидкости . Кембридж: Королевское химическое общество. ISBN  978-1-84755-161-0 .
• Международный союз чистой и прикладной химии, Отдел химической номенклатуры (2005). Нил Дж. Коннелли (ред.). Номенклатура неорганической химии: рекомендации IUPAC 2005 (New Ed.). Кембридж: RSC Publ. ISBN  978-0-85404-438-2 Полем Архивировано с оригинала 2016-02-03 . Получено 2023-02-05 .
• Киттель, Чарльз (2005). Введение в физику твердого состояния (8 -е изд.). Хобокен, Нью -Джерси: Джон Вили и сыновья. ISBN  978-0-471-41526-8 .
• МакКури, Дональд А.; Рок, Питер А. (1991). Общая химия (3 -е изд.). Нью -Йорк: WH Freeman и Co. ISBN  978-0-7167-2169-7 .
• Полинг, Линус (1960). Природа химической связи и структура молекул и кристаллов: введение в современную структурную химию (3 -е изд.). Итака, Нью -Йорк: издательство Корнелльского университета. ISBN  978-0-8014-0333-0 .
• Рассел, Майкл С. (2009). Химия фейерверков (2 -е изд.). Кембридж, Великобритания: RSC Pub. ISBN  978-0-85404-127-5 .
• Венк, Ганс-Рудольф; Булах, Андрей (2004). Минералы: их конституция и происхождение (1 -е изд.). Нью -Йорк: издательство Кембриджского университета. ISBN  978-1-107-39390-5 .
• Волд, Аарон; Дуайт, Кирби (1993). Синтез химии твердого состояния, структура и свойства выбранных оксидов и сульфидов . Дордрехт: Спрингер Нидерланды. ISBN  978-94-011-1476-9 .
• Зумдаль, Стивен С. (1989). Химия (2 -е изд.). Лексингтон, Массачусетс: DC Heath. ISBN  978-0-669-16708-5 .
• Зумдаль, Стивен; Zumdahl, Susan (2015). Химия: первый подход атомов . Cengage Learning. ISBN  978-1-305-68804-9 .