Свойства и способы получения кислых солей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Юго-Восточное окружное управление Департамента образования города Москвы

Государственное образовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением иностранного языка (английского) № 1319

Реферат

по теме: Свойства и способы получения кислых солей

Выполнила:

ученица 8 класса "А"

Исакова Лия

Учитель химии:

Пояркова О.Ю.

Москва 2010

Содержание

Введение

1. Определение понятия соль. История происхождения названия

2. Классификация солей

3. Способы получения кислых солей

4. Химические свойства кислых солей

Вывод

Список литературы

Введение

Соль…Мы часто слышим это слово. В повседневной жизни под солью мы подразумеваем одну единственную - поваренную соль. Но на самом деле солей гораздо больше, ведь это целый класс веществ. Со многими из них мы встречаемся в быту: кроме уже упомянутой поваренной соли (NaCl), мы используем питьевую соду (NaHCO₃), мел (CaCO₃), перманганат калия (KMnO₄), кальцинированную соду (Na₂CO₃) и некоторые другие.

Соли необходимы для жизнедеятельности человека, многих животных и растений. Недостаток солей приводит к функциональным и органическим расстройствам. Например, если не давать животному пищи, то через какое-то время оно погибнет от истощения организма. Если животное кормить без ограничения, но обессоленной пищей (без добавления поваренной соли), то оно умрет еще быстрее. Дело в том, что поваренная соль служит источником образования в желудке соляной (хлороводородной) кислоты, которая является составной частью желудочного сока.

Соли входят в состав организма человека и животных. Анионы (отрицательные ионы) поддерживают определенную реакцию внутри клеток живых организмов, которая обычно близка к нейтральной или слабощелочной. От наличия солей зависят осмотические свойства клеток, т.е. поступление в них воды. В клетках могут присутствовать нерастворимые соли. Они могут образовать костную ткань (фосфат кальция - Ca₃(PO₄)₂), раковины моллюсков, скелеты кораллов (карбонат кальция - СаСО₃).

Соли служат сырьем для получения других веществ (например, кислот и щелочей) и необходимы для хозяйственной деятельности человека. Соли используют во многих отраслях промышленности: пищевой, металлургической, стекольной, кожевенной, текстильной; в сельском хозяйстве и медицине.

Существует огромное количество солей. Все они имеют определенные сходства и различия. Оказывается, существуют даже кислые соли, но как же соли могут быть кислыми? В этом нам и предстоит разобраться.

Итак, главная цель работы состоит в изучении состава, строения и способов получения кислых солей на примере гидрокарбоната кальция (Ca(HCO3)2). Данная соль выбрана мною потому, что обуславливает одно из важных свойств воды - её жесткость.

Чтобы достигнуть поставленной цели, мне предстоит решить следующий комплекс задач:

· дать определение классу кислые соли;

· охарактеризовать кислые соли по составу и строению;

· изучить основные способы получения кислых солей;

· выявить, насколько химические свойства выбранной соли совпадают со свойствами класса.

1. Определение понятия соль. История происхождения названия

Соли - сложные вещества ионного строения, состоящие из катионов металлов и анионов неметаллов или кислотного остатка.

Имеются следующие данные об истории изучения солей.

Понятие о солях явилось одним из первых обобщений зарождающейся химии, одной из первых попыток классификации накопившихся химических знаний вместе с понятиями об элементах, металлах, щелочах и кислотах. Постепенно развиваясь по мере увеличения запаса химических знаний, учение о солях прошло очень сложный путь, прежде чем вылиться в ту форму, в которой оно принимается теперь, в развитии его отражались все поворотные моменты истории химии.

Название "соли" появилось от сходства некоторых веществ с обыкновенной поваренной солью. Сходство это в глазах греков и римлян определялось кристаллическим видом, вкусом и, самое главное, способностью растворяться в воде, подобно поваренной соли, и вновь выделяться из воды в ходе выпаривания растворов. Количество солей, известных древним, было невелико; кроме поваренной соли, к ним относили щелочи, соду, поташ, квасцы, нашатырь и некоторые другие. Характеристика солей, как веществ, обладающих известным вкусом и растворимостью, держалась почти до конца XVIII века.

Название "кислые соли" связано с тем, что кислые соли некоторых кислот (серной, фосфорной и др.) при растворении дают кислую реакцию среды. В то же время растворы кислых солей слабых кислот, например, гидрокарбонаты, могут обладать нейтральной или щелочной реакцией среды.

Все соли твердые и имеют кристаллическое строение. Тип кристаллической решетки у солей - ионный. Многие соли тугоплавки.

2. Классификация солей

соль ион металл диссоциация

Классификацию солей можно проводить по разным признакам. Но наиболее значимой для химиков является классификация по составу. По этому признаку соли разделяются следующим образом:

Средние (нормальные) соли - соли, образованные только катионами металлов и анионами кислотных остатков. Примеры: хлорид натрия (NaCl), сульфат натрия (Na₂SO₄), сульфат меди (II) (CuSO₄).

Кислые соли - продукты неполного замещения атомов водорода в молекуле кислоты на катионы металла. Кислые соли могут образовывать только многоосновные кислоты, поэтому не существует гидрохлоридов, гидронитратов, гидрохлоратов. Двухосновные кислоты дают один ряд кислых солей, например: гидрокарбонат кальция (Ca(HCO₃)₂), гидросульфат магния (Mg(HSO₄)₂). Трехосновные кислоты, например, ортофосфорная (H₃PO₄) дают два ряда кислых солей. Пример: дигидрофосфат натрия (NaH₂PO₄) и гидрофосфат натрия (Na₂HPO₄).

Основные соли - продукты неполного замещения гидроксогрупп в основаниях кислотными остатками. Примеры: гидроксокарбонат меди(II) (CuOH)₂CO₃, гидроксосульфат железа (III) (FeOHSO₄).

Двойные соли - соли, имеющие в своем составе катионы нескольких разных металлов. Примеры: сульфат алюминия-калия (KAl(SO₄)₂).

Смешанные соли - соли, содержащие несколько разных анионов кислотных остатков. Примеры: гипохлорит-хлорид кальция (Ca(OCl)Сl).

Гидратные соли (кристаллогидраты) - соли, имеющие в составе кристаллов молекулы воды. Примеры: дигидрат хлорида кальция (CaCl₂ • 2H₂O)

Комплексные соли - соли, имеющие анионы или катионы сложного состава и строения. Примеры: гексацианоферрат(II) калия (K₄[Fe(CN)₆]).

3. Способы получения кислых солей

Рассмотрим способы получения кислых солей на примере Ca(HCO₃)₂ -гидрокарбоната кальция. Отметим сразу, что кислые соли образуются в случае избыточного количества реагирующей кислоты или кислотного оксида, растворенного в воде.

1. Реакция нейтрализации - общий способ получения солей, заключающихся во взаимодействии кислоты и основания с образованием солей и воды.

2. Реакция кислот с основными и амфотерными оксидами.

3. Реакция щелочей с кислотными оксидами, протекающая в растворе.

4. Реакция средних солей с раствором той же кислоты.

4. Химические свойства кислых солей

Многие кислые соли растворимы, следовательно, большинство свойств, которые они проявляют, связаны с реакциями ионного обмена. Будучи растворенными в воде, кислые соли диссоциируют (распадаются на ионы), причем диссоциация протекает ступенчато:

I. Ca(HCO₃)₂ = Ca²⁺ + HCO₃^-

II. HCO₃^- = H+ +CO₃^2-

Диссоциация по второй ступени протекает значительно хуже, чем по первой ступени, поэтому в растворе преобладают катионы кальция (Ca²⁺) и гидрокарбонат - анионы (HCO₃^-).

Катион кальция обуславливает бесцветную окраску растворов. При внесении в пламя растворимых солей кальция пламя окрашивается в кирпично-красный цвет.

Гидрокарбонат-анион как анион слабой кислоты способен вступать во взаимодействие с водой по уравнению:

HCO₃^-+ H₂O = H₂CO₃⁺ OH^-,

поэтому растворы многих кислых карбонатов имеют щелочной характер среды.

Гидрокарбонаты термически неустойчивы и могут разлагаться при нагревании. На этом основан метод умягчения воды кипячением:

Ca(HCO₃)₂= CaCO₃+CO₂ + H₂O

При нагревании воды в осадок выпадает не только карбонат кальция, но и карбонаты других металлов - магния, железа. Поэтому накипь, которая образуется при многократном кипячении воды в одном сосуде - не индивидуальное вещество, а многокомпонентная смесь карбонатов.

Гидрокарбонаты реагируют с кислотами сильнее угольной кислоты с выделением углекислого газа.

Ca(HCO₃)₂ + 2HCl = CaCl₂ + 2H₂O + 2CO₂ ^

Другим свойством гидрокарбоната кальция, как и свойством всех кислых солей, является превращение кислой соли в среднюю взаимодействием с соответствующим основанием:

Ca(HCO₃)₂+Ca(OH)₂=2CaCO₃ + 2H₂O

Многие соли кальция нерастворимы, поэтому растворимые соли кальция будут реагировать с иными растворимыми солями, если продуктом реакции является новая нерастворимая соль, выпадающая в осадок:

3Ca(HCO₃)₂ + 2Na₃PO₄=Ca₃(PO₄)₂v+3Na₂CO₃+3CO₂+3H₂O

Несмотря на громоздкость уравнения реакции приведенного выше, суть взаимодействия состоит в связывании двух видов ионов согласно краткому ионному уравнению:

3Ca²⁺+2PO₄^3-=Ca₃(PO₄)₂v

Этот тип взаимодействия (реакция обмена между растворимыми солями с образованием новой нерастворимой соли) обуславливает особые свойства жесткой воды, т.е. воды, содержащей повышенное количество растворимых солей кальция и магния. В такой воде мыло утрачивает свои моющие свойства. Известно, что мыла - это также растворимые соли натрия, анионом которых является остаток высших карбоновых кислот (например, стеариновой - С₁₇Н₃₅СООН) при взаимодействии жесткой воды и мыльного раствора происходит связывание ионов:

Ca²⁺+ 2С₁₇Н₃₅СОО^- =Ca (С₁₇Н₃₅СОО^-)₂v

и мыло, по сути, из раствора уходит в осадок.

Поэтому жесткость воды устраняют химическим методом - добавлением смеси гашеной извести (Ca(OH)₂) и соды (Na₂CO₃). При этом временная жесткость устраняется взаимодействием c гашеной известью по уравнению:

Ca(HCO₃)₂+ Ca(OH)₂=2CaCO₃v+2H₂O

А постоянная жесткость (обусловленная наличием в воде хлоридов кальция и магния) устраняется взаимодействием с содой:

CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃v+2NaCl

Справедливости ради стоит сказать, что сегодня существуют более прогрессивные способы устранения жесткости. Например, использование ионообменных смол. Ионообменные смолы содержат твердые вещества, содержащие в своем составе подвижные ионы, способные обмениваться на ионы внешней среды. Для устранения катионов жесткости применяют смолы на основе алюмосиликатов, состав которых можно условно выразить формулой Na₂[Al₂Si₂O₈*nH₂O]. Проходя через колонку, заполненную гранулами такого вещества, катионы кальция задерживаются, а в раствор переходят катионы натрия. Жесткость воды в итоге уменьшается.

Вывод

Итак, мы выяснили, что кислые соли отличаются от других солей содержанием ионов водорода вследствие их неполного замещения катионами металлов. Кислые соли могут образовывать только многоосновные кислоты в условиях избытка кислоты или кислотного оксида в растворе.

Большинство кислых солей растворимо и при растворении в воде диссоциируют с образованием свободных ионов.

Рассмотрев состав и свойства гидрокарбоната кальция (Ca(HCO₃)₂), можно сделать главный вывод - свойства любой соли определяются свойствами ионов, входящих в её состав. Например, для выбранной соли гидрокарбоната кальция характерны все свойства карбонатов, гидрокарбонатов и катионов кальция.

Катионы кальция образуют нерастворимые соли, гидрокарбонат -анионы могут образовывать карбонаты (реакция нейтрализации) и углекислый газ (реакция с более сильными кислотами, чем угольная). Гидрокарбонаты термически неустойчивы и могут разлагаться при нагревании (реакция разложения).

Свойства солей обуславливают их применение, главным из которых является их применение в качестве сырья для получения новых веществ.

Список литературы

1. Бочеваров А.Д. и др. Химия и биология в таблицах и схемах // Феникс -2007 - с 26, 73

2. Бабков А.В., Попков В.А. Общая и неорганическая химия // МГУ - 1998 - с 98

3. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия. 8 класс // Просвещение - с 105 - 106

4. Габриелян О.С. Химия. 8 класс // Дрофа - 2006 - с 222 - 225

5. Гаришин А.П. Неорганическая химия в схемах, рисунках, таблицах, формулах, химических реакциях // ЛАНЬ - 2000 - с 42

6. Пузык М. Основные классы неорганических соединений: классификация, свойства, номенклатура // КОРОНА - 1999 - с 22 - 24

Размещено на Allbest.ru