Metody otrzymywania soli- teoria

W poniższym artykule omówimy sobie metody otrzymywania soli. Jedynym sposobem nauczenia się tych sposobów jest po prostu praktyka i ćwiczenie pisania reakcji. Wyróżniamy 9 podstawowych metod otrzymywania soli i wszystkie sobie dokładnie omówimy.

1. wodorotlenek + kwas -> sól + woda
2. metal + niemetal -> sól (tylko dla soli kwasów beztlenowych)
3. metal + kwas -> sól + wodór
4. tlenek metalu + kwas -> sól + woda
5. tlenek metalu + tlenek niemetalu -> sól
6. wodorotlenek metalu + tlenek niemetalu -> sól + woda
7. kwas 1 + sól 1 -> sól 2 + kwas 2
8. zasada 1  + sól 1 -> sól 2 + zasada 2
9. sól 1 + sól 2 -> sól 3 + sól 4

1. wodorotlenek + kwas -> sól + woda

Metoda ta polega na zobojętnieniu kwasu wodorotlenkiem (lub wodorotlenku kwasem- jak kto woli). W reakcji tej biorą udział jony wodorotlenowe i wodorowe prowadząc do powstania niezdysocjowanych cząsteczek wody. W czasie prowadzenia takiej reakcji pH zmienia się na obojętne w miarę postępu reakcji. Ponieważ w reakcji powstaje woda, sole, które są w niej rozpuszczalne pozostają w postaci zdysocjowanej tworząc roztwór (zobaczymy to na przykładzie). Sole nierozpuszczalne w wodzie wytrącają się jako osad.

Najprostszym przykładem będzie reakcja zobojętniania kwasu solnego, wodorotlenkiem sodu:
NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O

reakcję te można zapisać jako pełne równanie jonowe:
 Na^+ + OH^- + H^+ + Cl^- \rightarrow Na^+ + Cl^- + H_2O

i uproszczając, przez skreślenie po obu stronach równania tych samych składników, otrzymujemy uproszczone równanie jonowe:
 OH^- + H^+ \rightarrow H_2O

W tym wypadku powstała nam sól: NaCl, czyli chlorek sodu, który w wodzie dysocjuje na kationy sodowe i aniony chlorkowe. Teraz zobaczmy reakcję powstania soli nierozpuszczalnej w wodzie na przykładzie zobojętniania kwasu fosforowego(V) za pomocą wodorotlenku baru:
2H_3PO_4 + 3Ba(OH)_2 \rightarrow Ba_3(PO_4)_2\vee + 6H_2O

reakcję zapiszmy w postaci jonowej:
6H^+ + 2PO_4^{3-} + 3Ba^{2+} + 6OH^- \rightarrow Ba_3(PO_4)_2\vee + 6H_2O

Symbol \vee oznacza, że sól jest nierozpuszczalna w wodzie. Nie można tutaj napisać uproszczonego równania jonowego, ponieważ po obu stronach równania występują różne składniki. Mimo wszystko jest to reakcja zobojętniania, ponieważ kwas reaguje z zasadą dając sól i wodę.

2. metal + niemetal -> sól (tylko dla soli kwasów beztlenowych)

Reakcja ta jest bezpośrednią syntezą z pierwiastków: metalu i niemetalu. W taki sposób można otrzymać jedynie sole kwasów beztlenowych tj. chlorki, bromki. Dla przykładu prześledźmy reakcję sodu z chlorem:
2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl

Jak widzimy, chlor reaguje bezpośrednio z sodem dając NaCl- czyli chlorek sodu. W rzeczywistości reakcja ta jest silnie egzoenergetyczna. Sód umieszcza się np. w zlewce z chlorem i delikatnie podgrzewa. Po rozpoczęciu reakcji biegnie ona sama w bardzo szybkim tempie. Dla utrwalenia wiadomości prześledźmy reakcję powstania jodku magnezu:
Mg + I_2 \rightarrow MgI_2

3. metal + kwas -> sól + wodór

Reakcja ta jest dobrą reakcją jeśli chcemy otrzymywać sole metali pierwszej i drugiej grupy, oraz metali innych niż szlachetnych i półszlachetnych (z reguły dla takich metali reakcja ta biegnie według bardziej skomplikowanego schematu).

Prześledźmy reakcję magnezu z kwasem siarkowym(VI):
 Mg + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + H_2\wedge

Symbol \wedge oznacza wydzielanie się wodoru w postaci gazu. W powyższej reakcji powstaje sól MgSO4 czyli siarczan(VI) magnezu. Dla utrwalenia zobaczmy reakcję potasu z kwasem azotowym(V):
 2K + 2HNO_3 \rightarrow 2KNO_3 + H_2\wedge

W przypadku tej reakcji powstaje sól KNO3 czyli azotan(V) potasu.

Reakcje biegnące w myśl punktu 3, ale dające inne produkty niż wodór, omówimy na koniec rozdziału.

4. tlenek metalu + kwas -> sól + woda 

Prześledziliśmy reakcję metalu z kwasem, więc teraz zajmijmy się reakcją tlenku metalu z kwasem. Z reguły ta reakcja zachodzi w bardziej kontrolowany sposób, niż reakcja samego metalu z kwasem. W reakcji powstaje woda, w której sole rozpuszczalne w wodzie dysocjują.

Dla przykładu prześledźmy proces powstania siarczanu(VI) magnezu z tlenku magnezu i kwasu siarkowego.

 MgO + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + H_2O

Innym przykładem reakcji biegnącej w myśl punktu 4 jest reakcja otrzymywania chlorku potasu, z tlenku potasu i kwasu chlorowodorowego:

 K_2O + 2HCl \rightarrow 2KCl + H_2O

5. tlenek metalu + tlenek niemetalu -> sól

W tej nietypowej reakcji możemy otrzymać jedynie sole kwasów tlenowych. Jedynym produktem w wypadku tej reakcji jest sól. Reakcję można prowadzić, przez napełnienie pojemnika odpowiednim tlenkiem niemetalu, umieszczeniu w nim odpowiedniej ilości tlenku metalu i ogrzaniu całości. Przyjrzyjmy się przykładowej reakcji otrzymywania azotanu(V) wapnia z tlenku wapnia oraz tlenku azotu(V):

 CaO + N_2O_5 \rightarrow Ca(NO_3)2

Innym przykładem może być reakcja tlenku sodu z tlenkiem chloru(V), dająca sól chloran(V) sodu:

 Na_2O + Cl_2O_5 \rightarrow 2NaClO_3

 

6. wodorotlenek metalu + tlenek niemetalu -> sól + woda

W tej reakcji podobnie jak w 5 możemy otrzymać jedynie sole kwasów tlenowych. Dla przykładu  reakcja otrzymywania manganianu(VII) magnezu w reakcji wodorotlenku magnezu z tlenkiem manganu(VII):

 Mg(OH)_2 + Mn_2O_7 \rightarrow Mg(MnO_4)_2 + H_2O

Innym przykładem może być otrzymywanie fosforanu(V) cynku w reakcji wodorotlenku cynku z tlenkiem fosforu(V) (pamiętajmy, że wzór P_2O_5 jest niepoprawny, ponieważ tlenek ten występuje w postaci struktury adamantanu o wzorze P_4O_{10}):

 3Zn(OH)_2 + 2P_4O_{10} \rightarrow Zn_3(PO_4)_2 + 3H_2O

 

7. kwas 1 + sól 1 -> sól 2 + kwas 2

Metoda ta jest odpowiednia, w momencie, gdy sól 1 jest rozpuszczalna w wodzie, natomiast co najmniej jeden z produktów reakcji opuszcza środowisko (np. w postaci nierozpuszczalnego osadu soli 2). Przykładem takiej rekcji może być strącenie chlorku srebra z wodnego roztworu azotanu(V) srebra, za pomocą kwasu solnego:

 AgNO_{3(aq)} + HCl \rightarrow AgCl\vee + HNO_3

Reakcję te możemy zapisać w postaci jonowej:

 Ag^+ + NO_3^- + H^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\vee + H^+ + NO_3^-

Lub po uproszczeniu, możemy reakcję zapisać jako:
 Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\vee + .

 

8. zasada 1  + sól 1 -> sól 2 + zasada 2

Podobnie jak w wypadku reakcji 7, zasada 1 i sól 1 muszą być substancjami rozpuszczalnymi w wodzie, natomiast albo sól 2, albo zasada 2, muszą opuszczać środowisko reakcji (np. jako nierozpuszczalny osad). Prześledźmy te reakcje na przykładzie reakcji wodorotlenku sodu z siarczanem(VI) miedzi, w której otrzymamy nierozpuszczalny w wodzie wodorotlenek miedzi(II) i rozpuszczalny w wodzie siarczan(VI) sodu:

Możemy reakcję zapisać jonowo:

Oraz w postaci zapisu jonowego, skróconego:

Jak widać, reakcja zachodzi jedynie między jonami hydroksylowymi, a jonami miedzi(II).

9. sól 1 + sól 2 -> sól 3 + sól 4

Jest to reakcja wymiany podwójnej. Sól 1 i sól 2 muszą być rozpuszczalne w wodzie, natomiast sól 3, albo sól 4 musi w postaci osadu opuszczać środowisko reakcji. Najlepszym przykładem reakcji jest reakcja pomiędzy siarczkiem sodu, a chlorkiem miedzi(II), dzięki czemu powstaje nierozpuszczalny w wodzie siarczek miedzi(II), oraz rozpuszczalny w wodzie chlorek sodu:

Reakcję można zapisać na sposób jonowy:

Oraz w sposób jonowy, skrócony:

Jak widać reakcja zachodzi tylko pomiędzy jonami siarczkowymi i jonami miedzi(II).

 

Jedynym sposobem, aby nauczyć się metod otrzymywania soli jest przećwiczenie jak największej ilości reakcji, stąd zapraszam do zadań.

ZADANIA + ROZWIĄZANIA 

COFNIJ

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Możesz użyć następujących tagów oraz atrybutów HTML-a: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>