Otrzymywanie soli - Metody otrzymywania soli.

1. Metal + niemetal:

Zn + Cl₂ → ZnCl₂
2Al + 3S → Al₂S₃

Metoda ta stosowana może być do otrzymywania większości soli kwasów beztlenowych. Niektórych z nich nawet nie można otrzymać inną drogą. Przykładem tego jest siarczek glinu, który w wodzie natychmiast hydrolizuje do wodorotlenku glinu i siarkowodoru:
Al₂S₃ + 6H₂O → 2Al(OH)₃ + 3H₂S

2. Metal + kwas

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂
3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Przyglądając się tej reakcji otrzymywania soli, wydaje się ona być bardzo prostą. Jednakże należałoby wziąć pod uwagę reaktywność metali. Wszystkie metale zostały ułożone w pewien szereg, zwany szeregiem napięciowym metali a czasami szeregiem reaktywnośc. Najbardziej reaktywne metale to te, które bardzo chętnie reagują i znajdują się na początku tego szeregu. Pod koniec szeregu znajduje się wodór, który jak nam wiadomo nie jest metalem i oddziela pozostałe metale od metali szlachetnych (Cu, Ag, Hg, Pt, Au). Z szeregu napięciowego metali można wywnioskować, że:
♦ metal który jest bardziej reaktywny czyli leży wyżej w szeregu, jest w stanie wyprzeć metal mniej reaktywny z jego soli i go zastąpić. Metal bardziej reaktywny utleni się, a ten mniej reaktywny ulegnie redukcji.
♦ prawidłowość ta dotyczy również wodoru a co za tym idzie, tylko metale, które w szeregu napięciowym leżą nad wodorem są w stanie wyprzeć wodór z kwasu. Innymi słowy, tylko metale reaktywne (nieszlachetne) reagują z kwasem wydzielającym wodór. Metale szlachetne albo wcale nie reagują z kwasami (kwasy beztlenowe), albo reagują w sposób, który redukuje atom centralny kwasu. Metale reaktywne reagują czasami bardzo gwałtownie z kwasem i zamiast wydzielania się wodoru, obserwujemy również redukcje atomu centralnego. Przykładem tego może być reakcja glinu lub cynku z rozcieńczonym kwasem azotowym. Może się również zdarzyć, że metale reaktywne ulegają pasywacji. Najbardziej taką znaną reakcją jest reakcja glinu ze stężonym kwasem azotowym, gdzie glin pokrywa się ściśle przylegającym do powierzchni metalu tlenkiem glinu i jego dalsza reakcja nie jest możliwa). oraz reakcja ołowiu ze stężonym kwasem siarkowym, gdzie ołów pokrywa się siarczanem ołowiu, który nie dopuszcza kwasu siarkowego do powierzchni metalu.
Cu + HCl → reakcja nie zachodzi (miedź w szeregu aktywności metali leży za wodorem)
Al + HNO₃ stęż. → reakcja nie zachodzi
Pb + H₂SO₄ stęż. → reakcja nie zachodzi

3. Metal + zasada

2Al +2H₂O + 2NaOH → 2NaAlO₂ + 3H₂

Reakcji tej ulegają jedynie nieliczne metale (Al, Zn)

4. Metal + sól

Zn + 2AgNO₃ → Zn(NO₃)₂ + 2Ag
Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Do reakcji tej musimy wziąć metal leżący wyżej i sól metalu leżącego niżej w szeregu napięciowym metali (metal aktywny i sól metalu mniej aktywnego). Uwaga: Metal nie może reagować gwałtownie z wodą, a więc odpadają metale do sodu włącznie.

5. Tlenek metalu + kwas

CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O
Al₂O₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O

Tlenki metali z grup od 1 do 13 bo tam głównie znajdują się metale mogą reagować z kwasami, przy czym w grupach od 4 do 12, tylko tlenki na najniższych stopniach utlenienia.

6. Tlenek metalu +

CaO + CO₂ → CaCO₃
MgO + SO₃ → MgSO₄

Bezwodnik kwasowy - czyli tlenek, który rozpuszczony w wodzie tworzy kwas, a więc musi to być tlenek niemetalu, ewentualnie tlenek metalu na najwyższym stopniu utlenienia (patrz reakcje tlenek metalu + wodorotlenek )

7. Tlenek metalu + wodorotlenek

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O
ZnO + 2KOH → K₂ZnO₂ + H₂O

W ten sposób mogą reagować tylko tlenki amfoteryczne. Znajdziemy je głównie w grupach od 4 do 13 oraz ostatnie pierwiastki grupy 14. W grupach od 4 do 7 tylko tlenki na pośrednich stopniach utlenienia wykazują charakter amfoteryczny:

tlenki zasadowe	tlenki amfoteryczne	tlenki kwasowe
MnO, Mn2O3	MnO2	Mn2O7
CrO	Cr2O3	CrO3

8. Wodorotlenek + kwas

NaOH + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O
Cu(OH)₂ + H₂SO₄ → CuSO₄ + 2H₂O

Wodorotlenki typu Me(OH)_y. Z uwagi, że metale znajdują się głównie w grupach od 1 do 13 (w grupie 2 od magnezu w dół, w grupie 13 od glinu w dół), można przyjąć, że y jest równe numerowi grupy dla grup od 1 do 3, oraz 3 dla grupy 13. Dla pozostałych metali (grupy od 3 do 12) wodorotlenki tworzone są tylko dla jonów o najniższym stopniu utlenienia (przeważnie na +2).

nr grupy
1	2	13
LiOH NaOH KOH CsOH	Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2	Al(OH)3 Ga(OH)3

9. Wodorotlenek + bezwodnik kwasowy

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O
2NaOH + SO₂ → Na₂SO₃ + H₂O

Tlenki pierwiastków z grup od 14 do 17, oraz tlenki metali na najwyższym stopniu utlenienia

10. Wodorotlenek + wodorotlenek

Zn(OH)₂ + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + 2H₂O

11. Sól + kwas

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂ + H₂O
2NaCl + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + HCl

Warunkiem zajścia tej reakcji jest użycie mocnego kwasu i soli słabego kwasu. Mocne kwasy możemy poznać po tym, że atom centralny jest w nich na najwyższym stopniu utlenienia. Innym czynnikiem pozwalającym ocenić moc kwasu jest wielkość różnicy z-x dla kwasu opisanego ogólnym wzorem H_xEO_z:

z-x	moc kwasu	przykłady kwasów
0	bardzo słabe	HClO, H3BO3
1	słabe	HClO2, H2CO3, R-CO2H
2	mocne	H2SO4, HNO3
3	bardzo mocne	HClO4, HMnO4

Dla kwasów beztlenowych, w układzie okresowym, moc ich rośnie wraz ze wzrostem numeru grupy i numeru okresu.

Oto przykład wzrostu mocy kwasów w szeregu:
NH₃ ‹ H₂O ‹ HF (w roztworze niewodnym zgodnie z teorią kwasów i zasad Brønsteda-Lowry‚ego amoniak można również uważać za kwas)
HF ‹ HCl ‹ HBr ‹ HI
H₂O ‹ H₂S ‹ H₂Se ‹ H₂Te

12. Sól + wodorotlenek

CaCl₂ + NaOH → Ca(OH)₂ + 2NaCl
NH₄Cl + KOH → KCl + NH₃ + H₂O

13. Sól + sól

AgNO₃ + NaCl → AgCl + NaNO₃
BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄ + 2NaCl

Warunkiem zajścia reakcji jest wytrącenie się jednej soli w postaci osadu. Pamiętajmy, że wszystkie azotany są dobrze rozpuszczalne w wodzie, natomiast chlorki z wyjątkami. Do tych wyjątków zaliczamy chlorek srebra, talu, rtęci(I) i ołowiu(II). Można bez większego błędu przyjąć, że poza nielicznymi wyjątkami, sole metali leżących w 1 grupie są dobrze rozpuszczalne w wodzie.

 

Oprócz podanych tutaj reakcji, istnieją specyficzne reakcje, które można zaliczyć do nietypowych i prawdziwe są jedynie dla wąskiej dość grupy pierwiastków. Być może słowny opis reakcji brzmi śmiesznie, ale te reakcje zachodzą

kwas + sól = sól + zasada

NaAlO₂ + HCl + H₂O → NaCl + Al(OH)₃

Według takiego opisu zachodzą reakcje jedynie z metalami amfoterycznymi

kwas + kwas = sól + woda

H₃AsO₃ + 3HCl → AsCl₃ + 3H₂O

Według takiego opisu zachodzą reakcje jedynie z metalami amfoterycznymi, które wykazują jednakże silniejsze właściwości kwasowe niż zasadowe

---