§ 46. Соли

Определения и обозначения

Соль — сложное вещество, состоящее из атомов металла и кислотных остатков. Например, в NaCl есть натрий Na и хлоридный остаток Cl, а в K₂SO₄ — калий K и сульфатный остаток SO₄. Это определение помогает отличать соли от кислот, в формулах которых есть атомы водорода.

Кислотный остаток — группа атомов, остающаяся от кислоты после отщепления атомов водорода. Например, от H₂SO₄ остаётся SO₄, а от HNO₃ — NO₃. У каждого остатка определённые состав и заряд: у SO₄ заряд 2−, у NO₃ — 1−. Зная остаток, можно понять, с какой кислотой связана соль.

Формула соли — запись, показывающая состав вещества и соотношение его частиц. В ней сначала обычно записывают символ металла, затем кислотный остаток: например, в CaCO₃ это Ca и CO₃. Индексы показывают, сколько атомов или групп входит в формульную единицу, поэтому по формуле можно восстановить состав соли.

Название соли составляют из названия кислотного остатка и названия металла. Так, NaCl называют хлоридом натрия, а K₂SO₄ — сульфатом калия. Название помогает определить, какие частицы нужно записать в формуле, а формула позволяет проверить, верно ли выбраны эти частицы.

Как это устроено

Состав соли связан с составом кислоты: атомы водорода в кислоте могут замещаться атомами металла, а кислотный остаток сохраняется. Например, в HCl один атом водорода, поэтому при его замещении к хлоридному остатку Cl присоединяется один атом натрия и получается NaCl. В H₂SO₄ два атома водорода, и для полной замены нужны два атома калия: образуется K₂SO₄. Так становится понятно, почему остаток узнают по кислоте, а число атомов металла зависит от состава кислоты и зарядов частиц.

Формула соли должна быть электронейтральной: в ней положительные и отрицательные заряды уравновешиваются. Если общий заряд был бы положительным или отрицательным, такая запись не описывала бы нейтральную формульную единицу соли. Например, в NaCl заряд Na⁺ равен +1, а заряд Cl⁻ — −1, поэтому сумма равна нулю. В CaCl₂ один ион Ca²⁺ уравновешивают два иона Cl⁻: +2 + 2 · (−1) = 0.

Формулу по зарядам ионов составляют подбором наименьшего числа частиц, которое даёт общий заряд ноль. Заряд иона металла и заряд кислотного остатка используют, чтобы определить индексы, а сами заряды в готовой формуле обычно не пишут. Например, заряд Ca²⁺ компенсируют два остатка NO₃⁻, поэтому получается Ca(NO₃)₂. Если многоатомный остаток повторяется, его заключают в скобки и индекс ставят за скобкой.

Чтобы прочитать формулу, сначала находят символ металла, затем отделяют от него кислотный остаток. В Cu(NO₃)₂ металл — медь, а остаток — NO₃, значит, соль называется нитратом меди. Чтобы восстановить формулу по названию, определяют символ металла и запись остатка, затем подбирают индексы с учётом их зарядов. Такой порядок не позволяет перепутать название остатка с названием кислоты.

Растворимость показывает, может ли соль растворяться в воде, и её нельзя надёжно определить только по формуле или названию. В таблице растворимости находят строку, соответствующую металлу, и столбец кислотного остатка; обозначение на пересечении указывает свойство соли. Например, одинаковый остаток SO₄ встречается у растворимого Na₂SO₄ и нерастворимого BaSO₄. Поэтому каждую соль проверяют отдельно по таблице.

Состав, названия и растворимость солей

Чтобы пользоваться таблицей, найдите в формуле металл и кислотный остаток, затем сверьте их с соответствующими строкой и столбцом. Название соли можно проверить по двум средним столбцам. Растворимость сверяйте с таблицей растворимости: в этой таблице приведены обычные обозначения свойств солей в воде.

Разбор задач

Задача 1. Определите металл и кислотный остаток в формуле KNO₃ и назовите соль. Удобно сначала отделить символ металла от группы атомов, а затем вспомнить название остатка. После этого останется составить название в принятом порядке.

1. Находим символ металла: K — это калий.
2. Оставшаяся группа NO₃ является нитратным кислотным остатком.
3. Соединяем названия: нитрат калия.

Ответ: металл — калий, кислотный остаток — NO₃, соль — нитрат калия. Проверка проста: в формуле действительно присутствуют калий и нитратная группа.

Задача 2. Составьте формулу сульфата алюминия, если заряд иона алюминия равен +3, а сульфат-иона — −2. Нельзя просто записать символы рядом: индексы должны уравновесить заряды. Подберём наименьшее целое число ионов каждого вида.

1. Записываем частицы: Al³⁺ и SO₄²⁻.
2. Наименьшее общее число, кратное 3 и 2, — 6. Два иона Al³⁺ дают заряд +6, а три иона SO₄²⁻ — заряд −6.
3. Записываем соотношение 2 : 3 и ставим скобки вокруг повторяющейся группы SO₄.

Ответ: Al₂(SO₄)₃. Проверка заряда: 2 · (+3) + 3 · (−2) = 0, значит, формула электронейтральна.

Задача 3. С помощью таблицы растворимости определите, растворимы ли BaSO₄ и Na₂SO₄ в воде. По одним только одинаковым кислотным остаткам ответ дать нельзя: значение имеет сочетание остатка с металлом. Поэтому обе формулы нужно проверить отдельно.

1. Для BaSO₄ находим катион бария Ba и сульфатный остаток SO₄. В таблице на их пересечении указано, что соль нерастворима.
2. Для Na₂SO₄ находим натрий Na и тот же остаток SO₄. Их сочетание обозначено как растворимое.
3. Сравниваем результаты: одинаковый кислотный остаток не означает одинаковую растворимость солей.

Ответ: BaSO₄ нерастворим в воде, Na₂SO₄ растворим. В каждом случае вывод сделан по клетке таблицы, соответствующей металлу и кислотному остатку.

Типичные ошибки

Кислотный остаток иногда называют кислотой, потому что он входит в состав её формулы. Но в соли атомы водорода, характерные для соответствующей кислоты, замещены металлом: например, NO₃ в соли — это остаток азотной кислоты, а не сама кислота. Проверяйте, какие частицы записаны в формуле, и не добавляйте к соли водород без основания.

Индексы порой выбирают наугад или переписывают из формулы кислоты. Так можно получить состав с ненулевым суммарным зарядом, который не соответствует электронейтральной соли. Проверьте каждый индекс умножением на заряд частицы: положительный и отрицательный заряды должны взаимно компенсироваться.

Если многоатомный остаток повторяется, иногда забывают поставить вокруг него скобки. Индекс без скобок относится только к последнему символу, поэтому запись CaNO₃₂ прочтётся не как два целых нитрат-иона. Для кальция и двух нитратов правильно писать Ca(NO₃)₂; скобки нужны именно при повторении группы.

Ещё одна ошибка — считать, что любая соль растворяется в воде. Растворимость зависит от сочетания металла и кислотного остатка: например, Na₂SO₄ растворим, а BaSO₄ — нет. Не делайте вывод только по внешнему виду формулы, а найдите нужную пару в таблице растворимости.

Связь с другими темами

Для работы с солями нужно знать, как записывают кислоты, и уметь определять валентность или заряд ионов. Пригодятся и правила составления химических формул: именно они помогают подобрать индексы и проверить электронейтральность. Понятие кислотного остатка связывает соли с кислотами, поскольку этот остаток сохраняется при замещении водорода металлом. Позже знание формул солей понадобится при изучении реакций обмена, способов получения солей и их химических свойств.

Что запомнить

• Соли состоят из атомов металла и кислотных остатков.
• Кислотный остаток связан с определённой кислотой.
• Формула соли должна быть электронейтральной.
• Название соли включает название металла и кислотного остатка.
• Индексы в формуле показывают соотношение частиц в соли.
• Растворимость соли в воде определяют по таблице растворимости.