I jak jeszcze mogę otrzymać sól?

Sole posiadają budowę jonową. Składają się z kationu (najczęściej metalu lub innych kationów, np. amonu ${{\text{NH}}_4}^{+}$, uranylu ${{\text{UO}}_2}^{2+}$ lub  kationów organicznych typu $X{R}^{4+}$, gdzie $X$ to np. $\mathrm{N}$, $\text{As}$, a $R$ to dowolna grupa organiczna) i anionu reszty kwasowejreszta kwasowareszty kwasowej. Aby otrzymać sól, potrzebujesz obu jonów. Zastanów się, z jakich związków możesz je pozyskać? W naszych rozważaniach pozostaniemy przy najbardziej typowych solach, w których kationem jest jon metalu.

Zapisując równanie reakcji, w której chcemy otrzymać sól zawierającą kation metalu, musimy się zastanowić, jakich substancji możemy użyć, aby w układzie reakcyjnym był obecny pożądany kation. Poniżej podano przykłady typów substancji chemicznych, jakich możemy ku temu użyć:

Analogicznie, aby wprowadzić konkretny anion, możemy wybierać spośród substancji zebranych poniżej:

Jeżeli połączysz 2 poprzednie mapy, otrzymasz 10 metod otrzymywania soli – ale pamiętaj, metody te mają swoje ograniczenia! Nie każdą z nich można otrzymać każdą z soli.

1. Reakcja $\text{metalu}$ z $\text{kwasem}$ – w wyniku tej reakcji otrzymasz sól i wodór. Wodór opuszcza środowisko reakcji. Przykładowe równania reakcji:

Inne metale, takie jak np. żelazo, również mogą reagować z kwasami silnie utleniającymi bez wydzielenia wodoru, np.:

Reakcje te przebiegają w dwóch etapach:

Etap 1: metal utlenia się do swojego tlenku;

Etap 2: tlenek metalu reaguje z kwasem, dając odpowiednią sól. Dlatego też metale ulegające pasywacjipasywacjapasywacji, nie roztwarzająroztwarzanieroztwarzają się w stężonym kwasie azotowym$\left(\text{V}\right)$. Do takich przypadków należą: glin, chrom, żelazo oraz kobalt, nikiel i molibden. W rozcieńczonym roztworze pasywacja zachodzi w dużo mniejszym stopniu i roztworzenie metalu staje się bardziej prawdopodobne.

2. Reakcja $\text{tlenku} \text{zasadowego}$ z $\text{kwasem}$ bądź $\text{tlenku} \text{amfoterycznego}$ z $\text{mocnym kwasem}$ – w wyniku reakcji powstaje sól i woda. Przykładowe równania reakcji:

3. Reakcja $\text{wodorotlenku}$ z $\text{kwasem}$ – w jej wyniku powstaje sól i woda. Jest to najbardziej uniwersalna metoda otrzymywania soli. Przykładowe równania reakcji:

4. Reakcja $\text{wodorotlenku}$ z $\text{tlenkiem}\text{kwasowym}$. W reakcji tej otrzymać można tylko sole kwasów tlenowychkwasy tlenowekwasów tlenowych. Przykładowe równania reakcji:

5. Reakcja $\text{tlenku} \text{zasadowego}$ z $\text{tlenkiem} \text{kwasowym}$. W wyniku reakcji powstaje sól – tylko otrzymywanie soli kwasów tlenowych. Przykładowe równania reakcji:

6. Reakcja $\text{metalu}$ z $\text{niemetalem}$, w wyniku której powstaje sól – tylko otrzymywanie soli kwasów beztlenowychkwasy beztlenowekwasów beztlenowych. Przykładowe równania reakcji:

Kolejne reakcje typu 7‑12 zachodzą tylko w specyficznych warunkach.

7. Reakcja $\text{metalu}$ i rozpuszczalnej w wodzie $\mathrm{soli}$ mniej aktywnego metalu. Powstaje inna sól i inny metal (mówimy wtedy o wypieraniu metalu z roztworu jego soli). Przykładowe równania reakcji:

8. Reakcja $\text{soli}$ z $\text{kwasem}$, podczas której powstaje inna sól i inny kwas. Zachodzi, gdy powstała sól jest solą trudno rozpuszczalną w wodzie lub gdy sól biorąca udział w reakcji jest solą słabego kwasusłabe kwasysłabego kwasu i reaguje z mocnym kwasemmocne kwasymocnym kwasem. Przykładowe równania reakcji:

9. Reakcja $\text{wodorotlenku}$ i $\text{soli}$, podczas której powstają inna sól i inny wodorotlenek. Reakcja zachodzi w przypadku, gdy wszystkie substraty są rozpuszczalne, natomiast jeden z produktów – sól lub wodorotlenek – jest trudno rozpuszczalny. Przykładowe równania reakcji:

10. Reakcje między dwiema solami – zachodzą one wówczas, gdy powstają sole trudniej rozpuszczalne od soli stanowiących substraty tych reakcji. Ponadto, substratami mogą być jedynie dobrze rozpuszczalne sole. Przykładowe równania reakcji:

Umiejętność pisania równań reakcji typu 7 wymaga umiejętności korzystania z szeregu aktywności metali:

Umiejętność pisania równań reakcji typu 8‑10 wymaga znajomości rozpuszczalności poszczególnych związków w wodzie. W tym celu możesz wykorzystać tabelę rozpuszczalności:

lub zapamiętać wynikające z niej reguły dla popularnych soli:

• dobrze rozpuszczalne są sole litowców (sodu, potasu) i amonu;

• dobrze rozpuszczalne są azotany$\left(\text{V}\right)$, etaniany (octany) i chlorany$\left(\text{VII}\right)$;

• większość siarczanów$\left(\text{VI}\right)$ należy do dobrze rozpuszczalnych (wyjątkami są: ${\text{PbSO}}_4$, ${\text{SrSO}}_4$, ${\text{BaSO}}_4$);

• do trudno rozpuszczalnych należą ${\text{CaSO}}_4$ i ${\text{Ag}}_2{\text{SO}}_4$;

• większość chlorków, bromków i jodków jest dobrze rozpuszczalna z wyjątkiem soli $\text{Ag}$$\left(\text{I}\right)$, $\text{Pb}$$\left(\text{II}\right)$ i $\text{Hg}$$\left(\text{II}\right)$;

• większość siarczków metali jest trudno rozpuszczalna (dobrze rozpuszczalne są siarczki litowców, berylowców i amonu);

• większość węglanów i ortofosforanów$\left(\text{V}\right)$ jest trudno rozpuszczalna, dobrze rozpuszczalne są węglany i ortofosforany$\left(\text{V}\right)$ litowców i amonu.

Umiejętność pisania i uzgadniania równań reakcji jest niezbędna w tzw. analizie chemicznej.

Słownik

Bibliografia

Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2002, wyd. 5.

Pac B., Zegar A., Podstawy klasyfikacji związków nieorganicznych w teorii i zadaniach, Kraków 2020.

Pac B., Zegar A., Reakcje w roztworach wodnych w teorii i zadaniach, Kraków 2020.