Systematyka nieorganiczna
Sole: nazewnictwo, hydraty i otrzymywanie
Hydraty, woda krystalizacyjna i przemiany gipsu
Hydrat zawiera określoną stechiometrycznie liczbę cząsteczek wody w sieci krystalicznej. Woda krystalizacyjna nie jest przypadkową wilgocią powierzchniową i wpływa na strukturę, barwę oraz masę molową związku.
Ogrzewanie może prowadzić do stopniowego odwodnienia. Niebieski CuSO₄·5H₂O traci wodę i tworzy biały bezwodny CuSO₄, dlatego bezwodna sól może służyć do jakościowego wykrywania wody.
Gips CaSO₄·2H₂O podczas częściowego prażenia tworzy półhydrat CaSO₄·0,5H₂O, czyli gips palony. Po dodaniu wody następuje ponowne uwodnienie i krystalizacja dihydratu, czemu towarzyszy twardnienie masy.
CaSO₄·2H₂O ⇌ CaSO₄·0,5H₂O + 1,5H₂O
- Liczbę cząsteczek wody wyznacza się z ubytku masy i stosunku molowego.
- CaSO₄·2H₂O → CaSO₄·0,5H₂O + 1,5H₂O podczas ogrzewania.
- Wiązanie gipsu jest procesem hydratacji i krystalizacji, nie zwykłym wysychaniem.
- Silne ogrzewanie może dać bezwodny CaSO₄ o gorszej zdolności ponownego wiązania.
Schemat: Hydraty, woda krystalizacyjna i przemiany gipsu
Kolejne etapy procesu wraz z kierunkiem zmian.
Podstawa programowa: VII.1
Klasy związków nieorganicznych i ich reakcje
Tlenki klasyfikuje się jako zasadowe, kwasowe, amfoteryczne lub obojętne na podstawie reakcji. Tlenki metali na niskich stopniach często są zasadowe, a niemetali na wysokich — kwasowe.
Wodorotlenki mocnych zasad dysocjują prawie całkowicie, słabo rozpuszczalne tworzą równowagi. Związki amfoteryczne reagują zarówno z kwasami, jak i z mocnymi zasadami, często tworząc kompleksy hydroksylowe.
Sole mogą powstawać w reakcjach zobojętniania, metalu z kwasem, tlenków z kwasami lub zasadami oraz wymiany. Przebieg w roztworze jest napędzany powstaniem osadu, gazu lub słabego elektrolitu.
- Al₂O₃ i Al(OH)₃ są amfoteryczne.
- CO i NO są przykładami tlenków obojętnych w typowych warunkach szkolnych.
- Kwaśne sole zawierają wodór zdolny do dalszej dysocjacji.
- W równaniu jonowym należy uwzględniać rzeczywistą formę cząstek.
Podstawa programowa: VII.1
Najczęstsze błędy
„Woda krystalizacyjna jest tylko wodą przyklejoną do powierzchni kryształu”
Poprawnie: Jest składnikiem struktury o określonym stosunku stechiometrycznym.
„Gips twardnieje wyłącznie przez odparowanie dodanej wody”
Poprawnie: Półhydrat reaguje z wodą i krystalizuje jako dihydrat, tworząc splecioną strukturę kryształów.
„Każdy tlenek metalu jest zasadowy”
Poprawnie: Tlenki części metali na wysokich stopniach są kwasowe lub amfoteryczne.
„Amfoteryczny oznacza obojętny”
Poprawnie: Związek amfoteryczny reaguje zarówno z kwasem, jak i zasadą.
Zadania z odpowiedziami
1. Wyznaczanie wzoru hydratu
2,50 g hydratu po ogrzaniu daje 1,60 g soli bezwodnej. Jak rozpocząć wyznaczanie x w sól·xH₂O?
- 1.Oblicz masę wody: 0,90 g.
- 2.Przelicz wodę i sól na mole.
- 3.Podziel obie liczby przez mniejszą i wyznacz prosty stosunek.
Odpowiedź
x jest stosunkiem n(H₂O)/n(soli bezwodnej); bez masy molowej soli nie można podać liczby, ale tok obliczeń jest jednoznaczny.
2. Amfoteryczność Al(OH)₃
Zapisz reakcje Al(OH)₃ z HCl i NaOH w formie jonowej skróconej.
- 1.Z kwasem: zobojętnienie grup OH.
- 2.Z zasadą: utworzenie kompleksu hydroksylowego.
- 3.Zbilansuj ładunek i atomy.
Odpowiedź
Al(OH)₃+3H⁺→Al³⁺+3H₂O; Al(OH)₃+OH⁻→[Al(OH)₄]⁻.
Podsumowanie
- Liczbę cząsteczek wody wyznacza się z ubytku masy i stosunku molowego.
- CaSO₄·2H₂O → CaSO₄·0,5H₂O + 1,5H₂O podczas ogrzewania.
- Hydrat zawiera określoną stechiometrycznie liczbę cząsteczek wody w sieci krystalicznej. Woda krystalizacyjna nie jest przypadkową wilgocią powierzchniową i wpływa na strukturę, barwę oraz masę molową związku.
- Al₂O₃ i Al(OH)₃ są amfoteryczne.
- CO i NO są przykładami tlenków obojętnych w typowych warunkach szkolnych.
- Tlenki klasyfikuje się jako zasadowe, kwasowe, amfoteryczne lub obojętne na podstawie reakcji. Tlenki metali na niskich stopniach często są zasadowe, a niemetali na wysokich — kwasowe.
Słownik pojęć
- Hydrat
- Związek krystaliczny zawierający stechiometryczną wodę krystalizacyjną.
- Półhydrat
- Hydrat zawierający 0,5 mola wody na mol soli.
- Prażenie
- Ogrzewanie ciała stałego prowadzące do rozkładu lub odwodnienia.
- Amfoteryczność
- Zdolność do reakcji zarówno z kwasami, jak i zasadami.
- Tlenek kwasowy
- Tlenek reagujący z zasadą i zwykle odpowiadający kwasowi tlenowemu.
- Sól kwaśna
- Sól zawierająca wodór w anionie kwasowym.