Sole – budowa, właściwości, otrzymywanie i zastosowanie

Mapa pojęć ukazuje budowę, właściowości, otrzymywanie i zastosowania soli. Zielony węzeł opisuje budowę. Sole to substancje krystaliczne o budowie jonowej. Składają się z kationów metali (lub np. kationu amonu) oraz anionów reszt kwasowych. Przedstawiono następujący wzór sumaryczny: kolorem zielonym $\text{Ba}$, opisane jako kation metalu ${\text{Ba}}^{2+}$, a dalej kolorem czerwonym ${\text{SO}}_4$, opisane jako anion reszty kwasowej ${{\text{SO}}_4}^{2-}$ kwasu ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$.

Pomarańczowy węzeł opisuje otrzymywanie. Przedstawiono różne równania reakcji.

• Reakcja tlenku kwasowego z wodorotlenkiem:

tlenek węgla cztery plus wodorotlenek sodu strzałka w prawo węglan sodu plus woda

• Reakcja kwasu z wodorotlenkiem:

kwas bromowodorowy plus wodorotlenek potasu strzałka w prawo bromek potasu plus woda

• Reakcja tlenku zasadowego z kwasem:

tlenek żelaza dwa plus kwas chlorowodorowy strzałka w prawo chlorek żelaza dwa plus woda

• Reakcja soli z wodorotlenkami pierwszej i drugiej grupy układu okresowego pierwiastków (tak zwanymi mocnymi zasadami):

chlorek żelaza trzy plus wodorotlenek sodu strzałka w prawo wodorotlenek żelaza trzy plus chlorek sodu

• Reakcja tlenku kwasowego z tlenkiem zasadowym:

tlenek potasu plus tlenek siarki cztery strzałka w prawo siarczan cztery potasu

W reakcji otrzymywania, w której bierze udział tlenek niemetalu, powstają sole kwasów tlenowych.

• Reakcja metalu z kwasem:

magnez plus kwas siarkowy sześć strzałka w prawo siarczan cztery magnezu plus wodór

Nie wszystkie metale reagują w ten sposób z kwasami. Te metale, które leżą w szeregu aktywności metali za atomem wodoru, nie wypierają go z kwasów, np. $\text{Cu}$ czy $\text{Ag}$.

• Reakcja metalu z niemetalem:

glin plus siarka strzałka w prawo siarczek glinu

Powstają jedynie sole kwasów beztlenowych.

• Reakcja mocnych kwasów z siarczanami($\text{IV}$) lub węglanami:

kwas bromowodorowy plus siarczan cztery wapnia strzałka w prawo bromek wapnia tlenek siarki cztery plus woda

• Reakcja soli z solami:

chlorek wapnia plus fosforany pięć sodu strzałka w prawo fosforany pięć wapnia plus chlorek sodu

Należy pamiętać, że jedną z otrzymywanych soli musi być sól słabo lub trudno rozpuszczalna w wodzie.

Kremowy węzeł opisuje zastosowania. Sole wykorzystywane są w budownictwie, do gipsowania ścian stosuje się między innymi siarczan($\text{VI}$) wapnia. Zamieszczono ilustrację ukazującą fragment sufitu z kwadratowym wgłębieniem. Ręka ubrana w czerwono–zieloną, ubrudzoną na biało bluzkę, nakłada szpachelką gips na brzegi wgłębienia. W medycynie sole wykorzystuje się sól fizjologiczną, czyli $\mathrm{0,9}$–procentowy roztwór chlorku sodu ($\text{NaCl}$) stosowana w medycynie do uzupełniania niedoborów kationów sodu i anionów chlorkowych. Zamieszczono ilustrację przedstawiającą metalowy stojak, na którym zawieszone są trzy torebki z kroplówką, W lewym dolnym rogu zdjęcia znajduje się dłoń sięgająca po jedną z torebek. Składnikiem proszku do pieczenia, wykorzystywanego w gospodarstwach domowych, jest między innymi wodorowęglan amonu (${\text{NH}}_4{\text{HCO}}_3$). W procesie jego rozkładu termicznego powstaje między innymi tlenek węgla($\text{IV}$), który spulchnia ciasto. Zamieszczono ilustrację przedstawiającą leżący bokiem, na białym, porcelanowym talerzu, kawałek czekoladowego tortu. Obok ciasta leży biały widelec. W rolnictwie stosuje się nawozy, aby uzupełnić niedobory składników odżywczych dla roślin. W większości są to sole, między innymi ${\text{NH}}_4\text{Cl}$, ${\text{K}}_2{\text{SO}}_4$, ${\text{KNO}}_3$, $\text{Ca}{\left({\text{NO}}_3\right)}_2$ czy ${\text{NaNO}}_3$.

Czerwony węzeł opisuje właściwości chemiczne i fizyczne soli. Opis właściwości chemicznych podzielono na: dysocjację elektrolityczną, reakcje strąceniowe i reakcje rozkładu. Dysocjacja elektrolityczna to rozpad elektrolitu na jony pod wpływem wody. W jego wyniku do roztworu uwalniane są kationy metali (lub kation amonu) i aniony reszty kwasowej. Zamieszczono następujące równania reakcji:

• chlorek amonu strzałka w prawo nad strzałką woda za strzałką kation amonowy plus anion chlorkowy

  $${\text{NH}}_4\text{Cl}\stackrel{{\text{H}}_2\text{O}}{\to }{{\text{NH}}_4}^{+}+{\text{Cl}}^{-}$$

• azotan pięć baru strzałka w prawo nad strzałką woda za strzałką kation baru plus anion azotanowy pięć

  $$\text{Ba}{\left({\text{NO}}_3\right)}_2\stackrel{{\text{H}}_2\text{O}}{\to }{\text{Ba}}^{2+}+2{\text{NO}}^{3-}$$

Sole ulegają między innymi reakcjom strąceniowym. W ich wyniku wyniku otrzymujemy osady, czyli substancje stałe wydzielone z roztworu. Reakcje strąceniowe, którym ulegają sole należą do typu reakcji wymiany podwójnej, w której substratami są sole i zasady, sole i kwasy lub dwie sole. Zamieszczono przykładowe równania reakcji (w równaniach reakcji strzałką skierowaną w dół zaznaczamy substancję powstającą w postaci osadu (strąconą)):

• sól pierwsza plus wodorotlenek pierwszy strzałka w prawo sól druga plus wodorotlenek drugi strzałka w dół

• sól pierwsza plus sól druga strzałka w prawo sól trzecia strzałka w dół plus sól czwarta lub sól pierwsza plus sól druga strzałka w prawo sól trzecia plus sól czwarta strzałka w dół

• sól pierwsza plus wodorotlenek pierwszy strzałka w prawo sól druga strzałka w dół plus wodorotlenek drugi

• sól pierwsza plus kwas pierwszy strzałka w prawo sól druga strzałka w dół plus kwas drugi

Rozkład termiczny soli kwasów tlenowych często prowadzi do powstania tlenków.

• węglan cynku strzałka w prawo tlenek cynku plus tlenek węgla cztery

Niektóre sole ulegają rozkładowi pod wpływem światła. Na przykład rozkład soli beztlenowej może prowadzić do otrzymania metalu i niemetalu.

• chlorek srebra strzałka w prawo nad strzałką światło za strzałką srebro plus chlor

Właściwości fizyczne podzielono na: stan skupienia, barwy, rozpuszczalność w wodzie i temperaturę topnienia. Sole w temperaturze pokojowej to ciała stałe najczęściej o budowie krystalicznej. Większość soli ma barwę białą. Jednak występują również sole bezbarwne lub charakteryzujące się różnymi barwami. Węglan wapnia ma barwę białą. Zamieszczono ilustrację przedstawiającą szaro–białe kostki węglanu wapnia. ${\text{KMnO}}_4$ tworzy ciemnofioletowe kryształy. Zamieszczono ilustrację przedstawiającą szalkę, na której znajduje się stosik drobnych, ciemnych kryształków. Wytrącony ${\text{PbI}}_2$ w roztworze. Zamieszczono ilustrację przedstawiającą zlewkę, w której znajduje się sto dwadzieścia pięć mililitrów żółto–pomarańczowej, przezroczystej, błyszczącej w świetle substancji. Pod względem rozpuszczalności w wodzie, sole są bardzo zróżnicowane. Na rozpuszczalność w wodzie wpływa zarówno kation, jak i anion soli. Wszystkie azotany($\text{V}$) oraz sole sodowe, potasowe i amonowe są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Natomiast do najbardziej znanych soli trudno rozpuszczalnych w wodzie należą między innymi $\text{AgCl}$, $\text{AgBr}$, $\text{AgI}$, ${\text{PbI}}_2$, ${\text{BaSO}}_4$, ${\text{PbSO}}_4$, ${\text{CaCO}}_3$. Do sprawdzenia rozpuszczalności różnych soli w wodzie służy tabela rozpuszczalności. Pod wpływem temperatury niektóre sole topnieją. Rozerwana zostaje wówczas struktura krystaliczna i uwalniają się kationy i aniony. Na przykład sól $\text{KCl}$ (chlorek potasu) topi się w temperaturze równej $770°\text{C}$ i w trakcie tego procesu uwalniane są kationy potasu i aniony chlorkowe ze struktury krystalicznej.