2009-11-24
Chemia VII
OTRZYMYWANIA SOLI
solą nazywamy produkt reakcji
wodorotlenku z kwasem
" Jest to jedna z najbardziej popularnych
definicji.
" Należy pamiętać, że niektóre wodorotlenki
nie istnieją (są nieznane), a pomimo tego
znane są odpowiednie sole:
- wodorotlenek miedzi(I) CuOH, a znane są
sole miedzi(I) - bromek miedzi(I) CuBr
(poprawnie Cu2Br2).
1
2009-11-24
Solą nazywamy też połączenie jonu
metalu z resztą kwasową
kwas możemy zapisać ogólnym wzorem HxR (HNO3,
H2SO4, HCl, HClO4, H3PO4). resztą kwasową jest to
co pozostanie po oderwaniu jonu wodorowego od
kwasu. x określa:
" wartościowość reszty kwasowej R
" liczbę kwasowych atomów wodoru (te atomy wodoru
połączone są z atomem centralnym zawsze poprzez
atom tlenu), co równoważne jest liczbie zasadowości,
czyli ilości grup OH-, które mogą reagować z kwasem:
" gdy x=1 kwas jest jednozasadowy
gdy x=2 kwas jest dwuzasadowy
gdy x=3 kwas jest trójzasadowy
" x określa również wielkość ładunku ujemnego reszty
kwasowej R.
Sól - MexRy
" jest substancją obojętną elektrycznie, więc
ujemny ładunek reszty kwasowej R-x musi
być równoważony dodatnim ładunkiem
kationu metalu Me+y.
" przy metalu zapisujemy współczynnik x, a
przy reszcie kwasowej współczynnik y, czyli
obydwa te współczynniki zapisujemy na
krzyż.
2
2009-11-24
1. Metal + niemetal:
" Zn + Cl2 ZnCl2
2Al + 3S Al2S3
" Metoda ta stosowana może być do
otrzymywania większości soli kwasów
beztlenowych.
" inna metoda - 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
"
Cu + HCl reakcja nie zachodzi (miedz
w
szeregu aktywności metali leży za
wodorem)
Al + HNO3 stęż. reakcja nie zachodzi
Pb + H2SO4 stęż. reakcja nie zachodzi
3
2009-11-24
Szereg napięciowy metali
" Wszystkie metale zostały ułożone w pewien
szereg, zwany szeregiem napięciowym metali
(reaktywności). Najbardziej reaktywne metale
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).
Elektroda Reakcja elektrodowa Potencjał standardowy E0
+ + -
Li/Li Li "! Li + e -3,05
+ -
K/K+
K "! K + e -2,93
2+
Ca/Ca2+ Ca "! Ca+ + 2 e-
-2,84
Na/Na+2+ Na "! Na 2+ -
+ e -2,71
-
Mg/Mg
Mg "! Mg + 2 e -2,37
Al/Al3+ Al "! Al3+ + 3 e-
-1,66
H2O/H2,OH- 2 H2O + 2 e- 2 + 2 OH-
"! H -0,83
2+ 2+ -
Zn/Zn3+ Zn "! Zn3+ + 2 e-
-0,76
Cr/Cr2+ Cr "! Cr2+ + 3 e-
-0,71
Fe/Fe
Fe "! Fe -0,44
2+ 2++ 2 e -
Cd/Cd2+ Cd "! Cd2+ + 2 e-
-0,43
Co/Co
Co "! Co + 2 e -0,25
2+ -
Ni/Ni2+ Ni "! Ni2++ 2 e-
-0,24
Sn/Sn2+ Sn "! Sn2+ + 2 e-
-0,14
Pb/Pb2+ Pb "! Pb + 2 e - - -0,13
O2/HO2-,OH- O2 + H2O + 2 e- 2 + OH -0,08
"! HO
+ -
H2/H+
H "! 2 H 0,00
22+
Cu/Cu2+ Cu + 2 e-+ 2 e - - +0,345
"! Cu
O2/OH- 2+ O22+ 2O + 4 e "! 4 OH
+ 2 H +0,40
+0,854
Hg/Hg+ Hg+ + 2 e-
"! Hg
-
+0,800
Ag/Ag
Ag + e "! Ag
+0,123
O2,H+/H+O O2 - + + 4 e- 2O
2
++ 4 H "! 2 H
+1,420
Au/Au
Au + e "! Au
4
2009-11-24
Z szeregu napięciowego metali można
wywnioskować, że:
metal który jest bardziej reaktywny czyli leży
wyżej w szeregu (utleni się) jest w stanie
wyprzeć metal mniej reaktywny (ulegnie
redukcji) z jego soli i go zastąpić.
prawidłowość ta dotyczy również wodoru -
tylko metale, które w szeregu znajdują się nad
wodorem są w stanie wyprzeć wodór z kwasu,
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.
4Zn +10HNO3 ->4Zn(NO3)2 + NH4NO3+3H2O
4Zn + 10 H+ + NO3 -> 4 Zn2+ + NH4+ +3 H2O
"
5
2009-11-24
" Może się również zdarzyć, że metale
reaktywne ulegają pasywacji.
" Al + H2SO4(stęż) glin pokrywa się ściśle
przylegającym do powierzchni metalu
tlenkiem glinu i jego dalsza reakcja nie jest
możliwa
" Pb + H2SO4(stęż) - ołów pokrywa się
siarczanem ołowiu, który nie dopuszcza
kwasu siarkowego do powierzchni metalu.
3. Metal + zasada
2Al +2H2O + 2NaOH 2NaAlO2 + 3H2
Reakcji tej ulegają jedynie nieliczne
metale (Al, Zn)
6
2009-11-24
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,
" w grupach od 4 do 12, tylko tlenki na
najniższych stopniach utlenienia.
7
2009-11-24
6. Tlenek metalu + Bezwodnik
kwasowy
CaO + CO2 CaCO3
MgO + SO3 MgSO4
" Bezwodnik kwasowy - czyli tlenek, który
rozpuszczony w wodzie tworzy kwas, 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 zasadowetlenki amfoteryczne tlenki kwasowe
MnO, Mn2O3 MnO2 Mn2O7
CrO Cr2O3 CrO3
8
2009-11-24
8. Wodorotlenek + kwas
" NaOH + CH3COOH CH3COONa + H2O
Cu(OH)2 + H2SO4 CuSO4 + 2H2O
" Wodorotlenki typu Me(OH)y.
" 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 1 i 2
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 Mg(OH)2 Al(OH)3
NaOH Ca(OH)2 Ga(OH)3
KOH Sr(OH)2
CsOH Ba(OH)2
9
2009-11-24
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
10
2009-11-24
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 HxEOz:
z-x moc kwasu
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.
11
2009-11-24
Dla kwasów beztlenowych, w układzie okresowym,
moc ich rośnie wraz ze wzrostem numeru grupy i
numeru okresu.
Nr
Nr grupy
o
k
r
moc kwasów
e
s
u
wzrostu mocy kwasów w szeregu:
NH3 9 H2O 9 HF (w roztworze niewodnym
amoniak można również uważać za kwas)
HF 9 HCl 9 HBr 9 HI
H2O 9 H2S 9 H2Se 9 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, chlorki z wyjątkami: AgCl, TlCl,
HgCl(I) i PbCl2. Można bez większego błędu przyjąć, że poza
nielicznymi wyjątkami, sole metali leżących w 1 grupie są dobrze
rozpuszczalne w wodzie.
12
2009-11-24
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
13