Săruri

Studiul sărurilor ca produse ale reacțiilor dintre acizi și baze sau acizi și metale, cu proprietățile lor specifice.

Ce sunt sărurile și cum se clasifică

Sărurile sunt substanțe compuse formate dintr-un ion metalic (sau ionul de amoniu, NH4+) și un rest acid. Se pot privi ca rezultatul înlocuirii hidrogenului dintr-un acid cu un metal: din HCl se obține NaCl, din H2SO4 se obține Na2SO4.

Formula unei sări se scrie prin încrucișarea valențelor: metalul primește ca indice valența restului acid și invers. Exemplu: aluminiul (III) cu sulfatul (II) dă Al2(SO4)3. Restul acid poliatomic se pune în paranteză când indicele lui este mai mare decât 1.

Clasificarea cerută la Evaluarea Națională:

• săruri neutre (normale) – tot hidrogenul acidului a fost înlocuit: NaCl, CaCO3, K2SO4, Al2(SO4)3;
• săruri acide – au rămas atomi de hidrogen neînlocuiți: NaHCO3 (bicarbonat de sodiu), NaHSO4, Ca(HCO3)2;
• săruri bazice – conțin și grupe OH: Cu2(OH)2CO3, care este chiar patina verde de pe acoperișurile de aramă.

O altă împărțire, foarte utilă la exerciții, este după solubilitate:

• solubile – toți azotații, toate sărurile de sodiu, de potasiu și de amoniu, aproape toate clorurile și sulfații;
• insolubile – AgCl (alb), BaSO4 (alb), CaCO3 (alb), majoritatea carbonaților și fosfaților, cu excepția celor de Na, K și NH4.

Confuzie frecventă: elevii cred că orice sare are gust sărat, pentru că numele vine de la sarea de bucătărie. În realitate, „sare” este o categorie chimică; sulfatul de cupru este toxic, iar carbonatul de calciu nu are niciun gust.

Nomenclatura sărurilor

Numele unei sări se construiește după schema numele restului acid + de + numele metalului.

Terminația restului se stabilește după acidul din care provine – aceasta este regula pe care trebuie să o știi pe de rost:

• acid -hidric dă sare cu terminația -ură: acid clorhidric → clorură; acid sulfhidric → sulfură;
• acid -ic dă sare cu terminația -at: acid sulfuric → sulfat; acid azotic → azotat; acid carbonic → carbonat; acid fosforic → fosfat;
• acid -os dă sare cu terminația -it: acid sulfuros → sulfit; acid azotos → azotit.

Dacă metalul are mai multe valențe, aceasta se scrie cu cifre romane, în paranteză: FeCl2 – clorură de fier(II); FeCl3 – clorură de fier(III); CuSO4 – sulfat de cupru(II).

Sărurile acide primesc prefixul hidrogeno- sau, în limbaj uzual, bi-: NaHCO3 – carbonat acid de sodiu, numit și hidrogenocarbonat de sodiu sau, popular, bicarbonat de sodiu.

Exemple complete de trecere de la nume la formulă:

• sulfat de aluminiu: Al este trivalent, SO4 este divalent, deci Al2(SO4)3;
• azotat de calciu: Ca este divalent, NO3 este monovalent, deci Ca(NO3)2;
• fosfat de sodiu: Na monovalent, PO4 trivalent, deci Na3PO4.

Greșeala tipică este uitarea parantezei: Ca(NO3)2 scris CaNO32 înseamnă cu totul altceva. Paranteza arată că tot grupul NO3 se ia de două ori, nu doar oxigenul.

Metode de obținere a sărurilor

Programa cere șase metode, iar subiectele de tip „completați ecuațiile” se învârt exact în jurul lor. Merită învățate ca perechi de reactanți.

1. Acid + bază (neutralizare) → sare + apă:

• HCl + NaOH → NaCl + H2O.

2. Acid + oxid bazic → sare + apă:

• H2SO4 + CuO → CuSO4 + H2O.

3. Acid + metal (doar metale înaintea hidrogenului) → sare + hidrogen:

• 2 HCl + Fe → FeCl2 + H2.

4. Acid + sare – dacă rezultă precipitat, gaz sau acid mai slab:

• 2 HCl + CaCO3 → CaCl2 + H2O + CO2.

5. Bază + oxid acid → sare + apă:

• Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O.

6. Sare + sare sau sare + bază – reacții de schimb ionic, care au loc numai dacă se formează un precipitat:

• NaCl + AgNO3 → AgCl (precipitat alb) + NaNO3;
• CuSO4 + 2 NaOH → Cu(OH)2 (precipitat albastru) + Na2SO4.

O metodă suplimentară, directă: metal + nemetal → sare, de exemplu Fe + S → FeS.

Condiția care decide dacă o reacție de schimb are loc este esențială și se cere explicit: reacția se produce doar dacă cel puțin un produs iese din soluție – ca precipitat, ca gaz sau ca substanță slab disociată (apa). Dacă toți produșii rămân dizolvați și disociați, ionii pur și simplu se plimbă amestecați și reacția nu are loc. De aceea NaCl cu KNO3 nu dă nimic, dar NaCl cu AgNO3 dă precipitat.

Proprietățile chimice ale sărurilor

Sărurile sunt substanțe solide, cristaline, cu temperaturi de topire ridicate, pentru că sunt compuși ionici. Cele solubile, dizolvate în apă sau topite, conduc curentul electric, fiind disociate în ioni – soluția de sare este electrolit, spre deosebire de sarea solidă uscată, care nu conduce.

Reacțiile lor caracteristice:

1. Sare + acid → sare nouă + acid nou, dacă acidul format este mai slab sau volatil, ori dacă se formează un precipitat:

• Na2CO3 + 2 HCl → 2 NaCl + H2O + CO2;
• BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 (precipitat alb) + 2 HCl. Aceasta este reacția de identificare a ionului sulfat.

2. Sare + bază → sare nouă + bază nouă, dacă una dintre ele este insolubilă:

• FeCl3 + 3 NaOH → Fe(OH)3 (precipitat brun-roșcat) + 3 NaCl.

3. Sare + sare → două săruri noi, dacă una precipită:

• BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4 + 2 NaCl.

4. Sare + metal – un metal mai activ îl scoate din sare pe unul mai puțin activ:

• Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu. Cuiul de fier introdus în soluția albastră de piatră vânătă se acoperă cu un strat roșiatic de cupru, iar soluția se decolorează treptat.

5. Descompunerea termică – carbonații se descompun la încălzire: CaCO3 → CaO + CO2.

Capcana de la reacția 4 se dă aproape mereu în aceeași formă: se cere reacția dintre cupru și sulfat de fier. Aceasta nu are loc, pentru că fierul este mai activ decât cuprul, deci cuprul nu îl poate înlocui. Ordinea din seria activității decide sensul, nu dorința noastră de a completa ecuația.

Săruri importante și utilizările lor

Clorura de sodiu, NaCl (sare de bucătărie) – se extrage din salinele din România (Slănic Prahova, Ocna Mureș, Târgu Ocna) și din apa mării. Se folosește la conservarea și condimentarea alimentelor, la topirea gheții pe șosele și ca materie primă pentru obținerea sodei caustice, a clorului și a sodei calcinate. În organism, ionii de sodiu și clorură sunt indispensabili pentru echilibrul hidric și transmiterea impulsului nervos.

Carbonatul de calciu, CaCO3 – se găsește în natură ca piatră de var, calcar, marmură, cretă, dar și în cochilii și în coaja de ou. Se folosește în construcții, la obținerea varului și a cimentului. Reacția lui cu acizii, cu efervescență, explică formarea peșterilor și degradarea monumentelor de marmură de către ploile acide.

Carbonatul acid de sodiu, NaHCO3 (bicarbonat) – folosit la copt (se descompune la căldură și degajă CO2, care afânează aluatul), ca antiacid pentru stomac și ca agent de curățare blând.

Carbonatul de sodiu, Na2CO3 (soda calcinată) – la fabricarea sticlei, a detergenților și la dedurizarea apei.

Sulfatul de cupru, CuSO4 (piatra vânătă) – cristale albastre, folosite ca fungicid în viticultură, în compoziția zemii bordeleze. Este toxic pentru om.

Sulfatul de calciu hidratat, CaSO4 cu apă (ghips) – folosit în construcții și în medicină, la imobilizarea fracturilor.

Azotații de potasiu, de amoniu și de calciu – îngrășăminte azotoase, esențiale în agricultură; folosite în exces, ajung în pânza freatică și poluează apa potabilă cu nitrați, periculoși mai ales pentru sugari.

Test — 6 întrebări ca la examen