Гидроксосоли (основные соли)

Гидроксосоли представляют собой продукт неполного замещения гидроксид-ионов основания кислотными остатками. В составе сложного катиона основной соли присутствуют один или несколько гидроксид-ионов:

Al(OH)Cl₂ Û AlOH²⁺ + 2Cl^-

Al(OH)₂Cl Û Al(OH)₂⁺ + Cl^-

По международной систематической номенклатуре названия основных солей имеют, например,следующий вид:

Zn(OH)Cl- цинк гидроксид хлорид

Al(OH)₂NO₃ – алюминий дигидроксид триоксонитрат (V)

Полусистематическая (международная) номенклатура использует для основных солей термин «гидроксосоли», при этом соответствующие количественные приставки в названиях гидроксосолей указывают количество гидроксид-ионов в формуле соли. На первом месте в названии соли указывается анион кислотного остатка, приставка «гидроксо» пишется далее слитно с названием соответствующего катиона, например:

Mg(OH)Cl - хлорид гидроксомагния (допускается запись без круглых скобок: MgOHCl)

[(Al(OH)₂]₂SO₄ – сульфат дигидроксоалюминия

Al(OH)SO₄ сульфат гидроксоалюминия

В русской номенклатуре названия основных солей образовывали от средних солей с прибавлением слова «основной». Для трех- и четырехкислотных оснований указывали число замещенных гидроксид-ионов, например,

(ZnOH)₂SO₄ – основной сернокислый цинк

FeOHCl- основное хлористое железо

[Al(OH)₂]₃PO₄- основной однозамещенный ортофосфорнокислый алюминий

[Al(OH)]₃(PO₄)₂- основной двузамещенный ортофосфорнокислый алюминий

Большое затруднение, обычно, возникает, как и для гидросолей, при составлении формул и названий гидроксосолей, поэтому рассмотрим этот вопрос более подробно.

Формулы и названия гидроксосолей по

Полусистематической (международной) номенклатуре

Также как в случае гидросолей, в названии гидроксосоли отражен ее состав, при этом необходимо помнить:

1. однокислотные основания, содержащие одну ОН^- - группу (NaOH, KOH, NH₄OH и т.д.) не образуют гидроксосолей, т.к. в их растворах существует один вид катионов, например:

NaOH Û OH^- + Na⁺

2. гидроксид-ионы всегда входят в состав катиона соли ( CuOH⁺, Al(OH)₂⁺ и т.д.). Именно поэтому приставка «гидроксо» ставится после названия аниона.

Составим формулы гидроксосолей по их названиям:

сульфа т гидроксомеди (II), состав соли:

SO₄^2- OH^- Cu²⁺

CuOH⁺ - катион соли (его суммарный заряд

определяют по заряду катиона металла и гидроксид-иона или сумме зарядов OH^- , если их несколько). Формула соли имеет вид: (CuOH)₂SO₄.

Приставка «гидроксо» указывает на присутствие в составе катиона соли одной -ОН группы, «дигидроксо» – двух -ОН групп (в растворе после диссоциации – гидроксид-ионов ОН^-). При этом напоминаем еще раз, что в первую очередь называют кислотный остаток в составе соли, а потом катион (это правило продемонстрировано в названиях средних и гидросолей). Приведем еще два примера:

Нитрат гидроксоалюминия

NO₃^- OH^- Al³⁺

AlOH²⁺- катион соли, формула – AlOH(NO₃)₂

Сульфитдигидроксоалюминия

SO₃^2- 2OH^- Al³⁺

Al(OH)₂⁺ - катион соли (его суммарный заряд [(3+)+2(1-)=1+])

Формула соли: (Al(OH)₂)₂SO₃.

Теперь давайте назовем соль по ее формуле:

+2

(FeOH)₃PO₄

­- стехиометрический коэффициент, стоящий за скобками и указывающий количество катионов, не будет входить в название соли: FeOH⁺ - катион гидроксожелеза (II). Название соли: ортофосфат гидроксожелеза (II).

+3

(Fe(OH)₂)₂SO₄ - кислотный остаток– SO₄^2- - сульфат-ион, Fe(OH)₂⁺ - катион дигидроксожелеза (III), название соли - сульфат дигидроксожелеза (III).

Получают гидроксосоли выше перечисленными способами. Наиболее часто встречаются следующие:

1. кислота (или кислотный оксид) + основание (основной оксид),

(избыток по сравнению с получением нормальной соли – см. число молей основания (м) на 1 моль кислоты).

Fe(OH)₂ + 2HCl = FeCl₂ + H₂O

0.5 м 1 м хлорид железа(II)

Fe(OH)₂ + HCl = Fe(OH)Cl + H₂O

1м 1м хлорид гидроксожелеза (II)

избыток основания (по сравнению с предыдущей реакцией).

2. взаимодействие средней соли с основанием:

FeSO₄ + Fe(OH)₂ = (FeOH)₂SO₄¯

Как правило, гидроксосоли соли растворимы хуже средних солей.

Так же, как гидросоли, они часто встречаются в природе в составе различных пород. Образование осадков карбонатов, хлоридов и сульфатов гидроксомеди (II) наблюдается в городах на поверхности бронзовых памятников (бронза содержит медь) при протекании ряда реакций с компонентами окружающей среды (O₂, H₂О, HCl, H₂СО₃, H₂SO₄ ):

2Cu + O₂ + 2H₂O = 2 Cu(OH)₂¯

2Cu + O₂ + 2H₂SO₄ = 2CuSO₄ + 2H₂O

Cu(OH)₂ ¯ + CuSO₄ = (CuOH)₂SO₄¯ - зелено-голубой осадок на бронзе (патина).

Гидроксосоли можно перевести в средние при добавлении кислот (рекомендуется добавлять сильную кислоту). При этом происходит реакция нейтрализации:

Fe(OH)Cl ¯ + HCl = FeCl₂ + H₂O

2Fe(OH)Cl ¯ + H₂SO₄ = FeCl₂ + FeSO₄ + 2H₂O

Чтобы определить, какие гидроксосоли может образовать данное основание, необходимо рассмотреть его ступенчатую диссоциацию (основание может последовательно отщеплять гидроксид-ионы). Это позволяет определить вид и заряд всех возможных катионов в растворе данного основания:

Са(ОН)₂ ↔ ОН^- + СаОН⁺ - 1 ступень – катион гидроксокальция

СаOH⁺ ↔ OH^- + Са ²⁺ - 2 ступень – катион кальция

При взаимодействии такого основания с кислотой, например HCl, могут образоваться следующие соли: Ca(OH)Cl и CaCl₂. Определив виды солей, можно записать уравнения реакций их образования при различном соотношении основания и кислоты:

Ca(OH)₂ + HCl = Ca(OH)Cl + H₂O хлорид гидроксокальция

Ca(OH)₂ + 2 HCl = CaCl₂ + H₂O хлорид кальция

Рассмотрим еще один пример:

3+ 3(1-) 1+ 1-

Al(OH)₃ + HNO₃ =?

OH^- + Al(OH)₂ ⁺ H⁺ + NO₃^-

OH^- + AlOH²⁺

OH^- + Al³⁺

Примечание: для определения заряда сложного катиона соли рекомендуем указать заряд гидроксид-иона и катиона металла в формуле основания (например, Al³⁺ и OH^-). Как правило, при единичных заряда цифра 1 может не ставиться.

Эта схема позволяет написать следующие формулы солей:

Al(OH)₂NO₃ - нитрат дигидроксоалюминия

AlOH(NO₃)₂ - нитрат гидроксоалюминия

Al(NO₃)₃ - нитрат алюминия

Очень часто встречаются более сложные случаи взаимодействия оснований и кислот, а именно, многоосновной кислоты и многокислотного основания. В таком случае образуется несколько видов солей (нормальная, одна или несколько гидро- и гидроксосолей). Рассмотрим пример, используя как вспомогательное действие ступенчатую диссоциацию кислоты и основания:

2+ 2 (1-) 2(1+) 2-

Be(OH)₂ + H₂SO₄ =?

OH^- + BeOH⁺HSO ₄^- + H⁺

OH^- + Be ²⁺ SO ₄^2- + H⁺

Эта схема позволяет записать формулы трех солей:

BeSO₄ – сульфат бериллия Be(HSO₄)₂ - гидросульфат бериллия и (BeOH)₂SO₄ - сульфат гидроксобериллия.

Примечание: не бывает солей, в которых присутствуют одновременно ион Н⁺ и ОН^-, т.к. они взаимодействуют с образованием Н₂О.

Определив возможные соли, можно записать уравнения реакций их образования:

Be(OH)₂ + H₂SO₄ = BeSO₄ + H₂O

Be(OH)₂ + 2 H₂SO₄ = Be(HSO₄)₂ + 2H₂O

2Be(OH)₂ + H₂SO₄ = (BeOH)₂SO₄ + H₂O

Рассмотрим еще один пример:

3+ 3(1-) 2(1+) 2-

Fe(OH)₃ + H₂SO₄ =?

OH^- + Fe(OH) ₂⁺ HSO ₄^- + H⁺

OH^- + FeOH ⁺ SO ₄^2- + H⁺

OH^- + Fe³⁺

Запишем формулы возможных солей:

Fe₂(SO₄)₃ – сульфат железа (III); Fe(HSO₄)₃ – гидросульфат железа (III);

(Fe(OH)₂)₂SO₄ – сульфат дигидроксожелеза (III); Fe(OH)SO₄–сульфат гидроксо железа (III).

Предложенная схема позволяет проанализировать, какие соли могут образоваться при взаимодействии основания с кислотой при их различном соотношении. Напомним, что гидросоли (кислые соли) и гидроксосоли (основные соли) образуются также при гидролизе средних (нормальных) солей.

Примечание. При написании названий солей вы можете использовать любую разновидность химической номенклатуры, по наиболее узнаваемой и понятной для вас же будет полусистематическая (международная) номенклатура, которую мы и рекомендуем в качестве основной.

Вернемся теперь к нашему заданию (п. 2). По полусистематической (международной) номенклатуре названия солей будут такими:

Al₂S₃ – сульфид алюминия, либо сульфид Al (нормальная или средняя соль);

Al(HS)₃ – гидросульфид алюминия, либо гидросульфид Al (гидросоль или кислая соль);

Al(OH)S – сульфид гидроксоалюминия, либо сульфид гидроксо Al (гидроксосоль или основная соль (двузамещенная));

[Al(OH)₂]₂S – сульфид дигидроксоалюминия, либо сульфид дигидроксо Al (гидроксоль или основная соль (однозамещенная)).

Примечание: в названиях солей приставка «гидро» пишется слитно с названием аниона (кислотного остатка), в названиях основных солей приставка «гидроксо» пишется слитно с названием катиона и после названия аниона. В названиях солей катион (в нашем случае – Al(Al³⁺)), может быть записан либо полным названием, либо химическим символом (см. периодическую таблицу).

Теперь по п.3 задания I части. Для выполнения данного задания вам рекомендуется прочитать из уже упоминавшегося «Опорного конспекта лекций по химии» раздел: «Строение атома. Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева», стр. 34-58.

Электронная формула атома

Электронная формула или электронный паспорт – это формула записи распределения электронов в атомах по энергетическим уровням и подуровням. Количество электронов в атоме равно его порядковому номеру в периодической системе.

В нашем случае у Al должно быть 13 электронов, т.к. его номер 13. Электронная формула запишется так: 1s²2s²2p⁶3s²3p¹. Запись начинается с низшего (первого) энергетического уровня. Далее следует буквенная запись энергетического подуровня, определяющего форму электрона (электронного облака). Число электронов на подуровне указывается цифрой справа у буквенного обозначения подуровня.

Таким образом, из приведенной выше электронной формулы следует, что у атома алюминия на первом энергетическом уровне находится два s-электрона, на втором – восемь электронов, из них два s-электрона и шесть p-электронов, на третьем – три электрона, из них два s-электрона и один p-электрон. Графическая электронная формулы для алюминия будет выглядеть следующим образом:

или

 

 

Последняя запись наглядно характеризует энергетическое состояние электронов в атоме (энергетическую диаграмму атома алюминия).