SolamisoleSolami, nazywane są związkami chemicznymi, będącymi produktami reakcji chemicznych, m.in. kwasów z zasadami, na skutek której labilne atomy wodoru z kwasu (wszystkie lub ich część) zastąpione są atomami (lub grupami) o dodatnim ładunku. Związki te na ogół mają strukturę jonową (np. ), w której nie można wyróżnić pojedynczych cząsteczek soli, chociaż znane są również sole o budowie kowalencyjnej (np. ). Wzory sumaryczne soli tworzy się poprzez połączenie atomu bądź kationu metalu (lub kationu amonu) – z lewej strony z resztą kwasową lub z prawej z anionem reszty kwasowej.
Gdzie:
– oznacza atom metalu lub złożony jon, np. uranylowy, wanadylowy;
– oznacza resztę kwasową;
– oznacza współczynnik stechiometryczny reszty kwasowej, którego wartość jest taka jak stopień utlenieniastopień utlenieniastopień utlenienia metalu lub ładunek jonu metalu;
– oznacza współczynnik stechiometryczny metalu lub kationu metalu, którego wartość jest równa wartościowości reszty kwasowej.
Wzory sumaryczne pozwalają na ustalenie składu pierwiastkowego, lecz nie dostarczają one informacji na temat ich wzajemnych połączeń. Informacje te można uzyskać ze wzorów strukturalnychwzór strukturalnywzorów strukturalnych, które ukazują, w jaki sposób atomy połączone są w związku.
bg‑pink
Rysowanie wzorów strukturalnych soli
We wzorach strukturalnych do narysowania wiązań kowalencyjnych pomiędzy atomami posługujemy się kreskami (które łączą dwa atomy pierwiastków), jedna kreska oznacza jedno wiązanie. Dla związków jonowych do narysowania ich struktur wykorzystujemy wzory Lewisa. Powstaje pytanie, jak narysować wzory strukturalne dla soli?
Dla fosforanu() potasu (), który jest solą tworzącą związki jonowe, wzór strukturalny wygląda w sposób następujący:
RQ14JNm4a1EDk
Dla chlorku tytanu() (), który jest solą posiadającą wiązania kowalencyjne, wzór wygląda następująco:
R1e95IXufzzGJ
Poniższa tabela przedstawia przykładowe sole o różnych stopniach utlenienia metali i reszt kwasowych.
Przykłady soli o różnych stopniach utlenienia metali i wartościowościach reszt kwasowych
Nazwa soli
Wzór soli
Stopień utlenienia metalu
Wartościowość reszty kwasowej
Chlorek tytanu()
Siarczek potasu
Chlorek żelaza()
Siarczan() cynku
Siarczan() potasu
Azotan() amonu
Azotan() strontu
Węglan glinu
Fosforan() magnezu
Siarczan() sodu
1
Polecenie 1
Narysuj wzór strukturalny siarczku potasu.
R19RdzYHTfIqX
Opisz wzór strukturalny siarczku potasu.
R17YnOjmrDFMC
Potas znajduje się w pierwszej grupie układu okresowego pierwiastków. Zatem jego stopień utlenienia wynosi , natomiast wartościowość reszty kwasowej wynosi .
Można zatem wywnioskować, że w tej soli będą obecne dwa kationy potasu i jeden anion siarczkowy.
W pierwszym kroku należy narysować kation metalu, w tym przypadku dwa, tak żeby pomiędzy nimi można było wprowadzić anion siarczkowy i napisać odpowiednią liczbę i ładunek jonu (dodatni dla kationu) przy tym metalu:
R1ZL3ikIZKfxR
Następnie należy umieścić jeden dwuujemny anion siarczkowy w centrum:
R1LMq9cAci9q3
1
Polecenie 2
Narysuj wzór strukturalny .
R1bFSVLXoaAmg
RAkb78hcH8YyZ
Rysując wzór soli na podstawie wzoru sumarycznego, nie trzeba obliczać stopnia utlenienia metalu i reszty kwasowej. Wystarczy spojrzeć na indeksy dolne przy jonach i na tej podstawie wywnioskować, jakie są stopnie utlenienia. Dla powyższego przykładu kation amonu ma stopień utlenienia równy (), a reszta kwasowa, która pochodzi od kwasu azotowego() (), posiada wartościowość równą .
Krok
Rysowanie wzoru soli należy rozpocząć od narysowania kationu amonu. W tym celu należy nakreślić atom azotu na środku i poprowadzić od niego wiązania (ponieważ w są atomy wodoru), uwzględniając fakt, że jedno z wiązań jest wiązaniem koordynacyjnym.
R1QPTcj2qPhH0
Krok
Następnie rysujemy anion reszty kwasowej. Jon można nakreślić zgodnie z diagramem Lewisa, uwzględniając fakt, że jon ten posiada dwa typy wiązań azot–tlen: jedno wiązanie podwójne i dwa pojedyncze. Sugeruje to, że jedno wiązanie azot–tlen jest krótsze i silniejsze niż każde z dwóch pozostałych.
Struktura Lewisa jonu azotanowego() uwzględnia również obecność ładunków formalnych na atomach. W jonie istnieją dwa typy atomów tlenu – jeden formalnie obojętny, a każdy z pozostałych dwóch posiada ładunek formalny . Jak dowodzą eksperymenty, trzy wiązania azot–tlen mają taką samą długość i energię wiązania, zatem atomy tlenu są nierozróżnialne. W związku z tym poprawnie byłoby zapisać jon azotanowy() w postaci struktur rezonansowych.
R1AmkYCTkfYMW
Krok
W rzeczywistości, prawdziwa struktura jest hybrydą wszystkich trzech form rezonansowych, ponieważ każda ze struktur posiada taką samą stabilność. W związku z tym wzór jonu zapisuje się, uwzględniając obecność elektronów zdelokalizowanych (przerywane kreski). Ostatecznie anion można zamknąć w kwadratowy nawias i w prawym górnym rogu napisać jego ładunek:
Rz2nDyX5Q6b5w
Krok
Na koniec należy połączyć ze sobą kation i anion, otrzymując w ten sposób wzór strukturalny dla azotanu() amonu:
RwvImREPZVI1x
Słownik
wartościowość
wartościowość
oznacza liczbę wiązań chemicznych, jaką dany jon lub pierwiastek może tworzyć z innymi pierwiastkami, wartościowość jest pojęciem stricte teoretycznym
stopień utlenienia
stopień utlenienia
liczba dodatnich lub ujemnych ładunków elementarnych, jakie można przypisać atomom pierwiastka danego związku chemicznego, gdyby wszystkie wiązania utworzone przez atom były jonowe
wzór strukturalny
wzór strukturalny
pozwala na określenie poszczególnych połączeń, składu jakościowego i ilościowego w danym związku chemicznym
sole
sole
są to związki chemiczne, będące produktami reakcji chemicznych kwasów z zasadami, na skutek których labilne atomy wodoru z kwasu (wszystkie lub ich część) zastąpione są atomami (lub grupami) o dodatnim ładunku
Bibliografia
Encyklopedia PWN
Atkins P., Jones L., Chemical Principles: The Quest for Insight, 5th Edition, New York 2009.