"Химия", Кузнецова Н.Е., Титова И.М., Гара Н.Н.
Соль — сложное вещество, состоящее из положительных ионов металла или аммония и отрицательных ионов кислотного остатка. Например, NaCl содержит катион Na⁺ и анион Cl⁻, а CaCO₃ — катион Ca²⁺ и остаток CO₃²⁻. Формулу соли составляют так, чтобы заряды ионов уравновешивали друг друга. Название образуют по кислотному остатку и металлу; для металлов с переменной валентностью указывают её римской цифрой.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Соль — сложное вещество, состоящее из катионов металла или иона аммония NH₄⁺ и анионов кислотного остатка. Например, NaCl включает катион Na⁺ и анион Cl⁻, а CaCO₃ — катион Ca²⁺ и анион CO₃²⁻. Такое представление помогает увидеть, из каких заряженных частиц составлено вещество.
Катион — положительно заряженный ион. В формулах солей его обычно образует атом металла, например Na⁺ или Ca²⁺, а иногда группа атомов NH₄⁺. Зная катион и его заряд, можно определить, сколько частиц нужно для уравновешивания кислотного остатка.
Кислотный остаток — атом или группа атомов, остающиеся от кислоты после удаления атомов водорода. Например, от HCl остаётся Cl⁻, от H₂SO₄ — SO₄²⁻, а от H₃PO₄ — PO₄³⁻. Заряд показывает, сколько положительных зарядов катионов нужно для нейтрализации остатка.
Номенклатура солей — правила составления их названий по кислотному остатку и катиону. Например, в названии сульфат натрия указаны остаток SO₄²⁻ и металл натрий. По названию можно распознать состав соли, а по формуле — восстановить её название.
Состав соли связан с кислотой: в кислоте есть атомы водорода и кислотный остаток, а в соли место части или всех атомов водорода занимают катионы. Остаток получает отрицательный заряд, потому что после удаления положительно заряженных ионов водорода на нём остаётся избыток отрицательного заряда. Поэтому при составлении соли отрицательный остаток соединяют с положительным катионом.
Чтобы подобрать индексы, сначала выясняют заряды обоих ионов, а затем ищут наименьшее количество частиц, при котором заряды взаимно компенсируются. Для Na⁺ и SO₄²⁻ нужны два иона натрия: 2 · (+1) + (−2) = 0, значит, формула — Na₂SO₄. Индексы обозначают число ионов в формульной единице, а не их заряды; единицу обычно не пишут.
Название образуют из названия кислотного остатка и названия катиона: сначала называют остаток, затем металл. Так, SO₄²⁻ называется сульфат-ионом, а соединение с Na⁺ — сульфатом натрия, Na₂SO₄. Такой порядок удобен тем, что название указывает обе составные части соли.
Некоторые металлы образуют катионы с разными зарядами, поэтому одного названия металла недостаточно, чтобы понять состав вещества. Заряд железа в FeCl₂ равен +2, а в FeCl₃ — +3, и это различие отражают в названии: хлорид железа(II) и хлорид железа(III). Римская цифра в скобках показывает степень окисления металла в данной соли.
Разные кислоты дают разные кислотные остатки, а число атомов водорода в кислоте помогает понять заряд остатка и соотношение ионов в соли. Например, HCl даёт Cl⁻, H₂SO₄ — SO₄²⁻, H₃PO₄ — PO₄³⁻; для нейтрализации их зарядов требуются соответственно один, два или три однозарядных катиона. Если катион двухзарядный, соотношение частиц будет другим: для фосфата кальция Ca₃(PO₄)₂ три Ca²⁺ уравновешивают два PO₄³⁻.
В таблице сопоставлены формулы, катионы, кислотные остатки и названия солей. Заряды указаны у ионов, а индексы в формуле показывают число частиц.
| Формула соли | Катион | Кислотный остаток | Название |
|---|---|---|---|
| NaCl | Na⁺ | Cl⁻ | Хлорид натрия |
| CaCO₃ | Ca²⁺ | CO₃²⁻ | Карбонат кальция |
| Al₂(SO₄)₃ | Al³⁺ | SO₄²⁻ | Сульфат алюминия |
| FeCl₂ | Fe²⁺ | Cl⁻ | Хлорид железа(II) |
| FeCl₃ | Fe³⁺ | Cl⁻ | Хлорид железа(III) |
| NH₄NO₃ | NH₄⁺ | NO₃⁻ | Нитрат аммония |
При чтении строки сначала найдите катион и остаток, затем сверьте их заряды с индексами в формуле. Для металла с переменной степенью окисления название дополнено римской цифрой.
Нужно определить состав формулы, а затем назвать соль по её частям. Индекс 2 относится к натрию, а отсутствие индекса у SO₄ означает одну группу остатка.
Проверка: два катиона Na⁺ дают общий заряд +2, который уравновешивает заряд SO₄²⁻. Ответ: сульфат натрия; катион Na⁺, кислотный остаток SO₄²⁻.
В названии уже указаны обе части: кальций — катион, нитрат — кислотный остаток NO₃⁻. Чтобы получить формулу, нужно уравновесить заряды, а не переносить название в запись буквами.
Проверяем: суммарный заряд формулы равен нулю. Ответ: Ca(NO₃)₂, нитрат кальция.
Римская цифра III означает, что катион железа имеет заряд +3. Сульфат-ион SO₄²⁻ имеет заряд −2; нужно найти наименьшее число этих ионов для взаимной компенсации зарядов.
Проверка: 2 · (+3) + 3 · (−2) = 0. Ответ: Fe₂(SO₄)₃; кислотный остаток — сульфат SO₄²⁻.
Ошибка — считать индекс кислотного остатка его зарядом. Индекс, например 2 в Ca(NO₃)₂, показывает число групп NO₃, а заряд иона записывают справа сверху: NO₃⁻. Чтобы проверить себя, отделите запись иона от формулы целого вещества и отдельно укажите заряд.
Иногда формулу записывают, не проверив общий заряд. Такое происходит, если индексы подбирают наугад или забывают, что заряд сложного остатка относится ко всей группе. Сложите заряды всех катионов и анионов с учётом индексов: результат для соли должен быть нулём.
Если сложный остаток повторяется, скобки нельзя опускать: правильно Ca(NO₃)₂, а не CaNO₃₂. Без скобок индекс 2 будет относиться только к кислороду, и состав записи изменится. Проверьте, к чему относится индекс: если он считает целые группы атомов, нужны скобки.
В названии соли железа нельзя пропускать степень окисления: хлорид железа без уточнения не различает FeCl₂ и FeCl₃. Путаница возникает потому, что название металла остаётся одинаковым, хотя его заряд разный. Сверьте число ионов хлора с зарядом железа и укажите в скобках римскую цифру II или III.
Для работы с солями нужны знания о строении атома и иона, катионах и анионах, а также обозначениях химических элементов. При составлении формул пригодится умение определять валентность или заряд ионов и записывать бинарные соединения. Позже те же формулы будут нужны для изучения химических свойств солей, реакций обмена и составления уравнений химических реакций.
Почему формула соли должна быть электрически нейтральной?
Соль как вещество не имеет общего электрического заряда: положительные заряды катионов должны компенсировать отрицательные заряды анионов. Поэтому при составлении формулы подбирают индексы так, чтобы сумма зарядов была равна нулю.
Как определить заряд кислотного остатка?
Заряд остатка связан с числом атомов водорода, которые кислота может отдать: например, SO₄²⁻ происходит от H₂SO₄, а PO₄³⁻ — от H₃PO₄. Заряды распространённых остатков обычно запоминают или находят по формуле кислоты.
Как правильно составить формулу соли по её названию?
Определите катион и кислотный остаток, затем запишите их заряды. Подберите наименьшие целые индексы, чтобы общий заряд стал нулевым; если сложный остаток встречается несколько раз, заключите его в скобки.
Когда в названии соли указывают степень окисления металла?
Её указывают, если металл может иметь разные степени окисления и по названию нужно уточнить, какая именно имеется в виду. Цифру пишут римскими цифрами в скобках: хлорид железа(II) и хлорид железа(III).
Когда кислотный остаток в формуле нужно заключать в скобки?
Скобки нужны, когда группа атомов кислотного остатка повторяется в формуле больше одного раза. Например, в Ca(NO₃)₂ индекс 2 относится ко всей группе NO₃, а не только к кислороду.
§ 33. Соли: состав и номенклатура
