Общие сведения
Все соли имеют сложный химический состав и в зависимости от него могут быть органическими или неорганическими. В теоретической химии существует несколько определений этой группы веществ:
• являющиеся результатом взаимодействия оснований и кислот;
• соединения, образованные одним или несколькими кислотными остатками и ионом металла;
• при электролитической диссоциации — состоящие из катионов и анионов.
Кроме металлов, к кислотным остаткам могут присоединяться ионы аммония (NH4)+, гидроксония (Н3О)+, фосфония (РН4)+ и некоторые другие. С физической точки зрения чаще всего соли — это твердые кристаллические вещества. Встречаются вещества разной окраски. Прозрачные единичные кристаллы в большом количестве имеют белый цвет, например, поваренная соль NaCl.
Их строение представляет собой кристаллическую решетку, в узлах которой находятся анионы, а катионы занимают пространство между узлами. Другое распространенное строение — анионные фрагменты из кислотных остатков, соединенные в бесконечную цепочку, в трехмерных полостях которых находятся катионы. Такую структуру имеют силикаты, что отражается и на их свойствах: высокая температура плавления и неспособность проводить электрический ток.
Кроме ионных, в молекулах солей встречаются и молекулярные ковалентные связи, и промежуточные между ковалентными и ионными. В особую группу солей выделяются так называемые ионные жидкости, температура плавления которых ниже 100 °C, отличающиеся повышенной вязкостью.
Для изучения химических и физических свойств этой группы соединений важным критерием служит их растворимость в воде: полностью, частично или нерастворимые.
Классификация и номенклатура
Основные классы этой группы веществ были описаны французским химиком и аптекарем Г. Руэлем еще в 1754 году, а по мере развития химии к ним добавились новые. Главный принцип классификации солей основан на том, что при взаимодействии металла и кислоты в ней происходит частичное или полное замещение атомов водорода.
Общие характеристики
Формулы солей всегда образуются одним или несколькими металлами, кислотными остатками и гидроксильными группами. В зависимости от этого все солевые соединения делят на такие классы:
• Средние.
• Кислые.
• Основные.
• Двойные или смешанные.
• Комплексные.
• Кристаллогидраты.
Средними считаются те, у которых все атомы водорода образующей кислоты заменены атомами металла. К такому типу соединений относятся и те, в которых водород замещается одновалентной группой аммония NH4. Согласно принятой номенклатуре, названия этих веществ образуются из латинского названия кислотного остатка и русского названия металла. Кислородосодержащие остатки оканчиваются на «ат», бескислородные — на «ид». Например:
• Na2CO3 — карбонат натрия.
• NaCl — хлорид натрия.
• KNO3 — нитрат калия.
Если одному химическому элементу соответствует не одна кислота, то может использоваться и окончание «ит». Это относится к таким кислотам, как серная H2SO4 (сульфаты) и сернистая H2SO3 (сульфиты).
Кислые вещества образуются только от двух- или полиосновных кислот: серной, фосфорной, угольной. Они относятся к неустойчивым соединениям и при нагревании происходит их разложение на составляющие элементы. В названии таких веществ всегда используют приставку «гидро», а если незамещенных атомов водорода осталось два — приставку «ди»:
• NaHSO4 — гидросульфат натрия.
• CaHPO4 — гидрофостфат кальция.
• KH2PO4 — дигидрофосфат калия.
Образование основных солей происходит при частичном замещении гидроксильных групп кислотными остатками, причем валентность основного остатка всегда будет равна числу замещенных гидроксильных групп. Номенклатура названий таких химических соединений образуется в зависимости от количества гидроксогрупп приставками «гидроксо» и «дигидроксо»:
• Аl (OH)SO4 — гидроксосульфит алюминия.
• Cu (OH)Cl — гидроксохлорид меди.
• Fe (OH)2NO3 — дигидроксохлорид железа.
В двойных солях атомы водорода замещаются двумя разными металлами, соответственно и образовываться могут только от двух и более основных кислот: MgK (SO4)2, NaKCO3, KAl (SO4)2.
Комплексные соединения и кристаллогидраты
Этот класс химических соединений отличается большим разнообразием. В изучении комплексных солей (КС) большую роль сыграли швейцарский ученый А. Вернер и русский химик немецкого происхождения В. Освальд. КС состоят из комплексных частиц. Центральный элемент в комплексе называется комплексообразователем, а связанные с ним элементы — лигандами. Их число — это координационное число соединения. Лигандами могут быть как нейтральные молекулы, так и разнообразные ионы и катион водорода H+.
КС так и классифицируются на нейтральные, анионные и катионные. Разными лигандами образуются такие группы химических веществ:
• амиакаты, в которых с комплексообразователем связаны молекулы аммиака — [Co (NH3)6]Cl3;
• аквакомплексы, образованные лигандами воды — [Al (H2O)6]Cl3;
• ацидокомплексы, включающие кислотные остатки — K2[PtCl4].
Кристаллы, образующиеся в водном растворе при выпадении в осадок солей, называются кристаллогидратами. При этом между молекулами воды и солевыми ионами формируются прочные связи, образующие кристаллическую решетку. Химические формулы кристаллогидратов записывают в виде количественного соотношения соли и воды, разделенных точкой — Na2SO4⋅10H2O. В номенклатуре для обозначения количества воды употребляются греческие числа — ди, три, тетра, гекса и так далее, с которых и начинается название. Число выступает приставкой к слову «гидро», а затем следует стандартное название соли: CaSO4⋅2H2O — дигидрат сульфата кальция.
Исторические наименования
Названия химических веществ соответствуют международной системе правил, позволяющей давать им названия, по которым можно правильно составить их формулу. Многие соединения солевой группы давно и хорошо известны, и в процессе их использования химики много лет назад уже как-то называли их. Традиционные или тривиальные названия полезно знать любому человеку. Их список приведен в таблице:
Соль | Номенклатурное название | Тривиальное название |
CuSO4⋅5H2O | Пентагидрат сульфата меди | Медный купорос |
CaCO3 | Карбонат кальция | Известняк |
AgNO3 | Нитрат серебра | Ляпис |
NaHCO3 | Гидрокарбонат натрия | Питьевая сода |
K2СO3 | Карбонат калия | Поташ |
HgCl2 | Хлорид ртути | Сулема |
Na2SiO3 | Силикат натрия | Жидкое стекло |
Это далеко не полный перечь общеизвестных наименований. Какой-либо системе они не подчиняются, и тем, кто изучает химию, их надо просто запомнить.
Химические свойства
Соли как химические соединения проявляют разные свойства в зависимости от их структурного состава. В водных растворах могут диссоциировать на анион металла и катион кислотного остатка. Степень диссоциации зависит от того, какую способность растворяться имеют разные виды солей: растворимые диссоциируют полностью, нерастворимые — частично или не диссоциируют. Ход такой реакции зависит от вида соли: средние, двойные и комплексные распадаются на ионы одномоментно, а кислые и основные — ступенчато. Примеры:
• Хлорид натрия: NaCl ↔ (Na+) + (Cl-).
• Сульфат калия-натрия: КNaSO4 ↔ (К+) + (Na+) + (SO42-).
• Хлорид-бромид кальция: CaClBr ↔ (Ca2+) + (Cl -)+ (Br-).
• Гидросульфат калия: КHSO4 ↔ (К+) + (НSO4-), а затем (HSO4-) ↔ (H+) + (SO42-).
• Гидроксохлорид железа: FeOHCl ↔ (FeOH+) + (Cl-), а затем (FeOH+) ↔ (Fe2+) + (OH-).
Некоторые соли под действием температуры могут разлагаться. Например, при нагревании из карбоната кальция СаСO3 получается оксид кальция СаO и кислотный оксид СО2. Солевые вещества, образованные от бескислородных кислот, разлагаются на простые элементы: хлорид серебра AgCl распадается на серебро Ag с выделением хлора Cl. Если солеобразующим соединением выступает кислота с сильными окислительными свойствами, то разложения до простых элементов не происходит: 2КNO3 → 2КNO2 + O2.
Взаимодействие с оксидами и кислотами
Соли реагируют путем сплавления с кислотными или амфотерными оксидами. При этом образуется новое солевое соединение, а оксиды замещаются менее летучими. С основными оксидами такая реакция не происходит. Например, карбонат калия K2CO3 сплавляется с оксидом кремния (IV) SiO2 с образованием силиката калия KSiO3 и выделением углекислого газа CO2: K2CO3 + SiO2 → KSiO3 + CO2↑. K2CO3 может взаимодействовать и с оксидом алюминия, при этом получается алюминат калия KAlO2 и углекислый газ CO2: K2CO3 + Al2O3 → 2KAlO2 + CO2↑.
Взаимодействие с кислотами может происходить только в том случае, если в реакцию вступает кислота и соль, образованная более слабой кислотой. Показателем возможного совместного реагирования солей с кислотами могут быть предполагаемые:
• осадок;
• вода;
• газообразное вещество;
• слабый электролит.
Например, нерастворимое соединение угольной кислоты карбонат магния MgCO3 вступает в реакцию с сильной серной кислотой: MgCO3 + H2SO4 → MgSO4 + 2H2O + CO2. Растворимый силикат калия как производное кремниевой кислоты может взаимодействовать с соляной кислотой, потому что в ходе реакции ожидается получение нерастворимой кремниевой кислоты: K2SiO3 + 2HCl → H2SiO3↓ + 2KCl.
Реакции с основаниями и другими солями
Со щелочами взаимодействуют в основном только соли аммония и тяжелых металлов, если при этом они относятся к растворимым. В результате получают новое солевое вещество и новое основание. Например, в реакцию с гидроксидом калия KOH вступает сульфат меди (II) CuSO4, в результате чего образуется сульфат калия K2SO4, а гидроксид меди Cu (OH) выпадает в осадок: 2KOH + CuSO4 → K2SO4 + Cu (OH)2.
Взаимодействие хлорида аммония с гидроксидом натрия описывается таким уравнением (NH4)2SO4 + 2KOH → 2H2O + K2SO4 + 2NH3↑. Если воздействовать основанием на кислую соль, то в результате получится средняя соль и вода. Например, гидрокарбонат натрия NaHCO3 взаимодействует с гидроксидом натрия NaOH: NaHCO3 + NaOH → Na3CO3 + H2O.
Реакции между солями возможны только в случае хорошей растворимости обоих веществ, при этом образуются две новые соли. С нерастворимым соединением взаимодействие не случается. Некоторые вещества, относящиеся к кислым, реагируют со слабокислыми солями и со своими средними соединениями.
Получение и применение
Многие соединения солей всех видов встречаются в виде залежей минеральных пород и рассолов. Например: известняк, разные виды селитры, поваренная и калийная соли, сильвин, карналлит, натрон, мирабилит и многие другие. Условно все способы получения солевых веществ разделяют на физическую переработку сырья (выпаривание, кристаллизация, флотация и тому подобное) и извлечение их из полупродуктов, отходов других производств и минералов химическими способами, основанными на свойствах солей.
Больше всего химическая промышленность выпускает солей для сельского хозяйства, причем они используются как в качестве удобрений для хорошего роста растений и повышения урожайности, так и для их защиты от сорняков и вредителей. Минеральные соли используют и как сырье для производства самых разнообразных химических веществ, применяемых в таких отраслях:
• производство целлюлозы и бумаги;
• лакокрасочная промышленность;
• моющие средства;
• стекловарение;
• обработка кожи.
Здоровье
Где вы применяете соль? Согласно данным специального Института Соли, соль можно применять 14000 способами! Нет другого минерала, у которого было бы столько применений. Использование соли для консервирования продуктов было известно еще с древности, ведь консервация делала людей менее зависимыми от сезонных продуктов, а также позволяла перевозить продукты на дальние расстояния. Однако соль было достаточно сложно добывать. Благодаря современным методам производства, соль стала самым доступным нерудным минералом в мире, но запасы соли истощаются.
Еще в средние века поваренную соль использовали как чистящее средство, секреты применения которой передавались из поколения в поколение. Конечно, в настоящее время в магазине можно найти и более сильные средства борьбы с пятнами и грязью, однако в отличие от многих других средств - соль не токсична, она достаточно недорогая, и ее можно всегда найти в достаточном количестве в любом доме.
Существует большой класс химических веществ, которые называются "соли", однако сейчас имеется в виду поваренная соль (хлористый натрий). Именно это вещество содержится в морской воде, а также в межклеточных жидкостях многих многоклеточных организмов. Именно поэтому соль так важна для нас. Существует несколько видов соли, которую производят для нашего потребления: неочищенная (морская), очищенная (столовая) и йодированная. Кошерная соль - это хлористый натрий, который перерабатывается для получения плоских кристаллов. Также существует так называемая английская горькая соль или соль Эпсома - сульфат магния.
На кухне
Помимо того, что соль употребляется в пищу, добавляется в различные блюда, в том числе и в сладкие, существует множество других способов применения соли на кухне.
Кипяток. Многие хозяйки уверены, что если добавить щепотку соли в воду, она быстрее закипит. На самом деле это не так. Соль, наоборот, заставляет воду закипать при более высокой температуре, поэтому время приготовления пищи в такой воде сокращается.
Приготовление яиц. Так как соль повышает температуру кипения воды, она помогает яичным белкам быстрее готовиться. В данном случае речь идет о яйцах-пашот, французском блюде из разбитых яиц, которые осторожно опускаются в кипяток.
Проверка свежести яиц. В стакан воды добавьте 2 чайные ложки соли, а затем опустите в воду яйцо. Свежее яйцо потонет, а несвежее будет плавать на поверхности. Так как воздушная полость в яйце увеличиваемся со временем, старые яйца будут плавать. Иногда это вовсе не значит, что яйцо тухлое, просто оно более старое, но его еще можно употреблять в пищу. Для того, чтобы проверить, протухло яйцо или нет, его придется разбить. Также считается, что если после варки яйца с трудом чистятся от скорлупы - значит они свежие.
Безе. Для того чтобы белки легче и лучше взбивались, добавьте в них щепотку соли.
Предотвращение потемнения фруктов. Многие используют лимонный сок или уксус для того, чтобы очищенные яблоки не потемнели, однако для этого можно опустить фрукт в слегка подсоленную воду.
Чистка орехов. Для того чтобы грецкие орехи легче чистись, опустите их на несколько часов в соленую воду.
Предотвращение кристаллизации глазури. Для того чтобы глазурь на пирожных не кристаллизировалась, добавьте в нее чуть-чуть соли.
Избавление от запаха на руках. Если вы режете лук или чеснок, их запах надолго впитывается в кожу рук. Вы можете легко избавиться от запаха, если вотрете в руки соль, смешанную с уксусом.
Продление срока годности сыра. Некоторые сыры при хранении в холодильнике несколько дней, могут покрыться плесенью. Чтобы сыр сохранялся лучше, заверните его в тряпочку, смоченную в соленой воде.
Удаление грязи с плиты. Если во время приготовления блюд, жидкость пролилась на плиту, присыпьте ее солью и продолжайте готовить. Соль не будет дымиться и давать запах, а грязь потом легче будет удалить.
Чистка
Соль является очень эффективным чистящим средством. Она выступает в качестве катализатора для других веществ, например, уксуса и усиливает его действие по устранению грязи и запахов. Для того чтобы изготовить мягкий скраб, добавьте в жидкое чистящее средство соль и пищевую соду. Такую пасту можно использовать для чистки электроприборов, эмалированной посуды, фарфора и так далее.
Чистка сливных систем. Для того чтобы избавиться от запахов и очистить сливные системы от жира, регулярно наливайте в раковину горячую воду с солью.
Чистка деревянных столов. Для того чтобы избавиться от белых следов от горячих тарелок или стаканов, протрите пятна на деревянном столе смесью из соли и растительного масла.
Чистка чугунных кастрюль. Кастрюли легко очищаются от жира, если вначале протереть их бумажным полотенцем с солью.
Чистка грязных чашек. Смешайте соль с небольшим количеством жидкого чистящего средства для посуды и помойте чашки, на которых остались следы от кофе и чая. Пятна легко сойдут.
Чистка холодильника. Смесь соли и газированной минералки поможет избавиться от запаха в холодильнике. Это экологически чистое средство, не содержащее никаких химикатов, поэтому можно не волноваться насчет продуктов.
Чистка медной посуды. Смешайте равное количество соли, муки и уксуса до образования кашицы, а затем втирайте ее в металлическую посуду. Оставьте смесь на посуде на час, затем промойте водой и высушите.
Избавление от ржавчины. Смешайте соль с винным камнем и водой до образования кашицы, обработайте смесью ржавчину и оставите до полного высыхания, затем протрите щеткой и отполируйте сухой мягкой тряпочкой. Если вы не нашли винный камень, можно также использовать соль и лимонный сок.
Чистка стеклянных кофейников и кувшинчиков. Если горлышко кувшина слишком узкое и сложно добраться до дна, вы можете очистить его с помощью соли и небольших кусочков льда. Добавьте их в кувшин и энергично потрясите. Соль поможет очистить дно, а лед хорошо размешает ее.
Стирка белья
Выведение пятен от вина. Если вы пролили вино на скатерть или на одежду, сразу же посыпьте пятно солью. Это поможет вину быстро впиться в соль, а не в ткань. Потом замочите белье в холодной воде на 30 минут и постирайте его.
Пена при стирке. Обычно при стирке вы используете определенное количество порошка, но если вы немного переборщите, то может появиться много пены. Щепотка соли поможет сократить количество пены.
Сушка белья зимой. Если вы сушите белье на улице зимой, оно может заморозиться, и поэтому его труднее высушить. Для того чтобы белье не замораживалось, добавьте немного соли в конце стирки во время полоскания.
Удаление пятен от пота. Размешайте 4 столовые ложки соли в 1 литре горячей воды и постирайте вещь в этом растворе.
Удаление пятен от крови. Замочите вещь в холодной соленой воде, а затем постирайте ее в теплой воде с мылом, после этого прокипятите белье. Кипятить можно только хлопковые, льняные или другие натуральные ткани, которые выдерживают высокие температуры.
Яркие цвета. Чтобы сохранить яркий цвет ткани, добавьте соль при стирке. Чтобы освежить цвет волокон ткани, тщательно протрите ткань тряпочкой, смоченной в воде с большим количеством растворенной соли, а затем выжмите.
Борьба с плесенью и пятнами от ржавчины. Обработайте пятна смесью из лимонного сока и соли, повесьте вещь просушиться на солнце для отбеливания, а затем прополоскайте и высушите ее.
Чистка утюга. Насыпьте соль на бумажное полотенце и протрите липкую поверхность горячего утюга.
Цвет тканей. Соль обычно используется в текстильной промышленности, но ее также можно использовать и дома для цветных вещей. Если краска ткани выцветает или смывается, замочите вещь в растворе, состоящем из 2 литров воды, полстакана уксуса и полстакана соли. Затем прополоскайте в чистой воде. Если вода окраситься, повторите процедуру. Используйте этот метод только с однотонными вещами.
Домашнее хозяйство
Отпугивание муравьев. Посыпьте соль на пороге, на подоконнике и в тех местах, где появляются муравьи.
Погашение огня на плите. Держите коробочку с солью рядом с плитой или духовкой, и если жир начнет гореть, вы сможете легко потушить пламя с помощью соли. Не гасите пламя водой.
Сохранение сорванных цветов. Если добавить в воду соль, цветы, которые будут в ней стоять, будут дольше оставаться свежими. Такой же эффект дает аспирин и щепотка сахара.
Букеты из искусственных цветов. Из искусственных и сухих цветов можно сделать красивые букеты, в этом поможет соль. Чтобы удобно расположить цветы в вазе можно насыпать в нее соль и добавить немного воды. Когда соль начнет подсыхать, она затвердеет, а цветы будут оставаться на месте.
Капли от свечи. Если замочить свечу в сильно соленой воде на несколько часов, затем хорошо высушить и зажечь, воск не будет слишком сильно капать.
Ремонт стен. Чтобы замазать отверстия от гвоздей или трещины в гипсокартонных стенах или стенах, покрытых штукатуркой, можно сделать кашицу, состоящую из 2 столовых ложек соли, 2 столовых ложек кукурузного крахмала и примерно 5 столовых ложек воды.
Трава на террасах. Если вы хотите избавиться от травы, которая появляется между кирпичами или блоками пола террасы, аккуратно засыпьте трещины солью, а затем сбрызнете водой или подождите, пока пойдет дождь.
Лед на тротуарах. Чтобы дорожки вокруг вашего дома не были скользкими зимой, их можно посыпать солью. Однако этот способ следует применять очень осторожно, чтобы не принести вреда растениям и животным. Соль заставляет лед таять, но попадает в почву и на вашу обувь. Во многих городах уже отказались от использования соли при гололеде и заменяют ее обычным песком.
Шашлыки. Во время приготовления мяса и овощей на гриле, чтобы угли не давали большого жара, их можно посыпать солью. Обычно при этом используют жидкости - вино, пиво, воду, но жидкость охлаждает угли и костер теряет жар. Соль снижает языки пламени и дым, не охлаждая угли. Осторожно сыпьте соль прямо на угли, чтобы не пересолить само блюдо.
Личная гигиена
Продление срока службы зубной щетки. Перед тем, как пользоваться новой зубной щеткой, замочите ее в соленой воде, чтобы она дольше вам служила.
Чистка зубов. Смешайте 1 часть йодированной соли и 2 части пищевой соды, а затем почистите этой смесью зубы. Такую же смесь, но растворенную в воде, можно использовать для полоскания полости рта.
Избавление от ранок во рту. Нарывы во рту можно лечить с помощью слабого раствора соли. Полоскайте рот раствором несколько раз в день.
Лечение укусов пчел. Сразу же после укуса приложите к ране увлажненную щепотку соли, чтобы снять боль и припухлость.
Лечение укусов комаров. Компресс с соленой водой может помочь при укусах комаров. Также можно смазать места укусов оливковым маслом с солью.
Скраб для тела. После принятия ванны, когда вы еще не вытерлись насухо, сделайте себе массаж, используя немного сухой соли. Это освежит кожу и усилит кровообращение.
Лечение больного горла. Растворите соль в теплой воде и прополощите этим раствором горло.