Sole to związki, w których występuje wiązanie jonowe, skłądające się z kationu(ów) i anionu(ów). Inna, węższa definicja soli, oparta na teorii kwasów i zasad Arrheniusa, mówi, że są to związki kwasów i zasad.

Właściwości soli

Sole sanowią bardzo różnorodną grupę związków chemicznych. Ich wspólną cechą jest jednak to, że nigdy nie istnieją w postaci osobnych cząsteczek, np. NaCl. Z tego powodu nie można narysować ich wzoru strukturalnego - wzory soli rysowane np. w gimnazjum nie mają większego sensu, służą tylko ułatwieniu określenia wzoru sumarycznego. W stanie stałym sole tworzą sieć krystaliczną zbudowaną z jonów dodatnich (kationów) i ujemnych (anionów), której średni skład odpowiada wzorowi soli. W roztworze wodnym tworzą solwatowane, osobne jony. W stanie stopionym tworzą ciecz składającą się również z jonów.

Cechy charakterystyczne dla praktycznie wszystkich soli to:

• Wysoka temperatura topnienia
• Bardzo wysoka temperatura wrzenia
• Praktycznie całkowita dysocjacja na jony w roztworach wodnych

Dwie pierwsze cechy są skutkiem obecności wiązań jonowych - kationy i aniony przyciągają się bardzo silnie, wobec czego pokonanie tych oddziaływań i przeprowadzenie soli w stan ciekły lub gazowy wymaga bardzo dużych ilości energii. Dopiero niedawno odkryto organiczne sole, które są ciekłe w temperaturze pokojowej - tzw. ciecze jonowe. Jeśli sól jest rozpuszczalna w wodzie, to jej roztwór ma następujące właściwości:

• Przewodzi prąd elektryczny
• Wykazuje zmiejszoną prężność par w porównaniu z czystą wodą
• Ma większą gęstość od czystej wody
• Może być barwny, o ile użyta sól również jest barwna

Co się dzieje podczas rozpuszczania soli w wodzie?

Kiedy rozpuszczamy sól w wodzie, następuje oderwanie jonów z sieci krystalicznej. Jony są utrzymywane w tej sieci przez oddziaływania elektrostatyczne, z którymi wiąże się pewna energia. Z termodynamiki wiemy, że "same z siebie" zachodzą tylko procesy egzotermiczne. Nasuwa się więc pytanie, skąd bierze się energia potrzebna do rozpuszczenia soli? Otóż składają się na nią dwa czynniki. Pierwszym z nich jest wzrost entropii (nieuporządkowania) - powstający roztwór jonów jest bardziej nieuporządkowany niż kryształ i czysty rozpuszczalnik, co powoduje przesunięcie stanu równowagi w kierunku powstawania roztworu. Drugim jest solwatacja jonów - czyli wiązanie się jonów z cząsteczkami rozpuszczalnika, przy którym wydziela się energia. Solwatacja zachodząca w wodzie nosi nazwę hydratacji. W roztworze wodnym jon sodu jest związany z 5 cząsteczkami wody, natomiast jon magnezu - aż z 15. Niekiedy oba te czynniki nie równoważą energii potrzebnej do rozerwania sieci krystalicznej - wtedy sól jest nierozpuszczalna, jak np. CaCO₃.

Sposoby otrzymywania soli

Ponieważ sole, zgodnie z jedną z definicji, są związkami kwasów i zasad, można otrzymać je przez reakcję kwasu z zasadą. Reakcję taką nazywamy zobojętnianiem.

NaOH + HCl → NaCl + H₂O
2 NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2 H₂O

Jeśli mamy do czynienia z kwasem więcej niż jednoprotonowym, do zobojętnienia którego użyjemy za mało zasady, mogą się tworzyć wodorosole (dawniej nazywane solami kwaśnymi):

NaOH + H₂SO₄ → NaHSO₄ + H₂O
2 NaOH + H₃PO₄ → Na₂HPO₄ + 2 H₂O

Działa to także w drugą stronę, czyli jeśli mamy do czynienia z wielowodorotlenową zasadą i zobojętnimy ją zbyt małą ilością kwasu, mogą się tworzyć hydroksysole (dawniej sole zasadowe):

Mg(OH)₂ + HCl → Mg(OH)Cl + H₂O
2 Mg(OH)₂ + H₂CO₃ → Mg₂(OH)₂CO₃ + 2 H₂O

Sole można także otrzymać na następuące sposoby:

• metal aktywny + kwas → sól + wodór

  Zn + 2 HCl → ZnCl₂ + H₂↑

• bardziej aktywny metal + sól mniej aktywnego metalu → metal mniej aktywny + sól bardziej aktywnego metalu

  Cu + 2 AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2 Ag

• metal + niemetal → sól kwasu beztlenowego

  2 Na + S → Na₂S

• tlenek kwasowy + tlenek zasadowy → sól

  MgO + SO₃ → MgSO₄

• tlenek kwasowy + zasada → sól + woda

  Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O

• kwas + tlenek zasadowy → sól + woda

  CuO + HCl → CuCl₂ + H₂O

• sól słabego kwasu + mocny kwas → sól mocnego kwasu + słaby kwas

  K₂SO₃ + 2 HNO₃ → 2 KNO₃ + H₂SO₃

• sól słabej zasady + mocna zasada → sól mocnej zasady + słaba zasada

  CuSO₄ + 2 NaOH → Cu(OH)₂↓

• sól słabego kwasu i mocnej zasady + sól mocnego kwasu i słabej zasady → sól mocnego kwasu i mocnej zasady + sól słabego kwasu i słabej zasady

  Na₂CO₃ + FeSO₄ → Na₂SO₄ + FeCO₃↓

↓ oznacza, że produkt jest nierozpuszczalny i wytrąca się z roztworu. ↑ oznacza, że produkt jest gazem i ulatnia się z roztworu.

Nazewnictwo soli

Wszystkie sole nazywamy według podobnego schematu: na początku wymieniamy nazwę kwasu z końcówką -an (gdy nazwa kwasu kończy się na -owy), -yn (jeśli nazwa kwasu kończy się na -awy) lub -ek (jeśli jest to kwas beztlenowy), a następnie nazwę metalu (ew. metali w porządku alfabetycznym) w dopełniaczu. Jeśli metal może tworzyć związki na więcej niż jednym stopniu utlenienia, podajemy stopień utlenienia metalu. Zamiast stosować końcówki -an i -yn można także stosować stopnie utlenienia atomu niemetalu w kwasie. Czasem może to jednak prowadzić do nieporozumień, ponadto tego typu nazwy nie widnieją w katalogu żadnej z firm dostarczających odczynniki. Oto przykłady:

• FeSO₄ - siarczan żelaza(II)
• FeSO₃ - siarczyn żelaza(II) (siarczan(IV) żelaza(II))
• NaNO₂ - azotyn sodu (azotan(III) sodu)
• KAl(SO₄)₂ - siarczan glinu potasu
• NaCN - cyjanek sodu
• BaCl₂ - chlorek baru
• KI - jodek potasu

Oczywiście wodoro- i hydroksysole też mają swoje nazwy. Tworzymy je, używając przedrostka wodoro- lub hydroksy-. Bardziej skomplikowane wodorosole nazywamy jak sole wodoru. Oto przykłady:

 

• Al(OH)₂Cl - chlorek dihydroksyglinu
• Al(OH)Cl₂ - chlorek hydroksyglinu
• NaH₂PO₄ - diwodorofosforan sodu
• Na₂HPO₄ - wodorofosforan sodu (lub wodorofosforan disodu)
• NaHCO₃ - wodorowęglan sodu
• MgH₂[Fe(CN)₆] - heksacyjanożelazian(II) magnezu diwodoru

Wiele soli, zwłaszcza metali przejściowych, tworzy związki z wodą. Związki takie nazwamy hydratami lub solami uwodnionymi. Przykładem takiej soli jest CuSO₄ · 5 H₂O lub 2 CaSO₄ · H₂O. Sól uwodnioną CuSO₄ · 5 H₂O można nazwać na kilka sposobów: pentahydrat siarczanu miedzi(II), siarczan miedzi(II) 5 hydrat lub siarczan miedzi(II) pięciowodny. Zamiast słowa "hydrat" można także używać słowa "wodzian", będącego polskim odpowiednikiem.

 

Artykuł napisali:

Tweenk i MaLuTkI