• Nem Talált Eredményt

A szervetlen vegyületek csoportosítása

In document 8.6.3.4.13. ábra: A Zn(OH)2 (Pldal 80-91)

Faraday I. törvénye: az elektrolízis során átalakult anyag anyagmennyisége (illetve tömege) egyenesen arányos a rendszeren áthaladt elektromos töltésmennyiséggel:

10. A SZERVETLEN KÉMIA ALAPJAI

10.1. A szervetlen vegyületek csoportosítása

A szervetlen vegyületeket többféleképpen csoportosíthatjuk. Egy kézenfekvő csoportosítás a periódusos rendszerben elfoglalt helyük alapján történhet. Egy másik lehetőség, ha az elemi összetétel alapján végezzük a csoportosítást. Bizonyos tulajdonságok, például sav-bázis jellemzők alapján is kategorizálhatjuk a különféle vegyületeket.

Csoportosítás a periódusos rendszer alapján:

– s-mező elemeinek vegyületei:

» alkálifémek vegyületei

» alkáliföldfém vegyületek – p-mező elemeinek vegyületei:

» bórvegyületek, földfémvegyületek stb.

» szénvegyületek, szilíciumvegyületek stb.

» nitrogénvegyületek, foszforvegyületek stb. (pniktogén-vegyületek)

» oxigénvegyületek, kénvegyületek stb. (kalkogén-vegyületek)

» halogénvegyületek

» nemesgázok vegyületei

– d-mező elemeinek (átmenetifémek) vegyületei

– f-mező elemeinek (lantanidák és aktinidák) vegyületei.

Az alkotóelemek, elemi összetételük szerinti csoportosítás. A legfontosabb vegyületcsoportok a bennük található anion alapján:

– Hidridek: hidrogént tartalmazó vegyületek.

Vannak kovalens hidridek [például hidrogén-klorid (HCl), víz (H2O), kén-hidrogén (H2S), ammónia (NH3), metán (CH4)] és sószerű hidridek [például nátrium-hidrid (NaH), alumínium-hidrid (AlH3)]. (Léteznek még a d-mező egyes elemeivel fémes – más néven intersticiális – hidridek is.) Vigyázzunk! A hidrid jelentést kétféle értelemben használjuk: egyrészt mint vegyületcsoportot (hidrogénnel alkotott vegyület), másrészt mint a hidridiont tartalmazó vegyületek, ide csak a hidrogént anionként tartalmazó sók tartoznak.

– Halogenidek: olyan halogéntartalmú (F, Cl, Br, I) vegyületek, melyben a halogenidion (egyszeresen negatív töltésű ion: F, Cl, Br, I) található.

Az atomok közötti kötés szerint lehetnek ionosak [sószerű halogenidek, például nátrium-fluorid (NaF), kalcium-klorid (CaCl2), kálium-bromid (KBr)], felépülhetnek kovalens molekulákból [kovalens halogenidek, például hidrogén-jodid (HI), foszfor-triklorid (PCl3), kén-hexafluorid (SF6)] és átmeneti kovalens-ionos jellegűek [például ezüst(I)-klorid (AgCl), vas(III)-fluorid (FeF3)].

o fluoridok:

például: kalcium-fluorid (CaF2), hidrogén-fluorid (HF), bór-trifluorid (BF3), jód(VII )-heptafluorid (IF7)

o kloridok:

például: kálium-klorid (KCl), magnézium-klorid (MgCl2), ón(IV)-klorid (SnCl4), kén-diklorid (SCl2), foszfor-triklorid (PCl3)

o bromidok:

például: nátrium-bromid (NaBr), nikkel(II)-bromid (NiBr2), hidrogén-bromid (HBr), ezüst(I)-bromid (AgBr)

o jodidok:

például: kálium-jodid (KI), hidrogén-jodid (HI), higany(II)-jodid (HgI2), ólom(II )-jodid (PbI2)

– Oxidok: (formálisan) oxidiont (O2−) tartalmazó vegyületek.

Ismerünk savas, bázisos és amfoter oxidokat, ám van olyan oxid, melyet nem lehet egyik kategóriába sem besorolni (ezeknek a semleges oxidoknak is nevezett vegyületeknek nincs sem savas, sem bázisos karakterük, például a szén-monoxid).

o savas oxidok: ezek vízzel reagálva savakat képeznek. Általában a nemfémes (elektronegatív) elemek kovalens kötésű oxidjai tartoznak ide.

SO2 + H2O ⇄ HSO3

+ H+

például: szén-dioxid (CO2), kén-dioxid (SO2), foszfor-pentoxid (P2O5, valójában P4O10

molekulákból áll), dinitrogén-pentoxid (N2O5).

o bázisos oxidok: vízzel reagálva bázisokat (lúgokat) képeznek. Rendszerint a fémes oxidok (elektropozitív elemek oxidjai) tartoznak ide, ezekben a kötés rendszerint ionos.

Na2O + H2O = 2 NaOH

például: nátrium-oxid (Na2O), kalcium-oxid (CaO), lítium-oxid (Li2O).

o amfoter oxidok: erős savakkal bázisként, erős bázisokkal savként viselkednek.

Gyakran az átmeneti és másodfajú fémek oxidjai amfoterek.

ZnO + H+ ⇄ Zn2+ + H2O ZnO + 2 OH + H2O ⇄ [Zn(OH)4]2−

például: cink-oxid (ZnO), víz (H2O), alumínium-oxid (Al2O3).

– Hidroxidok: hidroxidion-tartalmú (OH) vegyületek.

például: nátrium-hidroxid (NaOH), réz(II)-hidroxid [Cu(OH)2], vas(III)-hidroxid [Fe(OH)3].

– Karbonátok: karbonátiont (CO32−) tartalmazó vegyületek. Ezekkel rokon vegyületek a hidrogén-karbonátok (HCO3

)

például: nátrium-karbonát (Na2CO3), kálium-hidrogén-karbonát (KHCO3)

– Szulfátok: szulfátiont (SO42−) tartalmazó vegyületek. (Ismertek hidrogén-szulfátok is: ezek HSO4

- iont tartalmaznak)

például: alumínium-szulfát [Al2(SO4)3], ammónium-hidrogén-szulfát (NH4HSO4), vas(II )-szulfát (FeSO4).

– Nitrátok: nitrátiont (NO3) tartalmazó vegyületek

például: magnézium-nitrát [Mg(NO3)2], króm(III)-nitrát [Cr(NO3)3], ezüst(I)-nitrát (AgNO3).

– Foszfátok: foszfátiont (PO43−) tartalmazó vegyületek. Ismerünk hidrogén-foszfátokat és dihidrogén-foszfátokat is

például: nátrium-foszfát (Na3PO4), kalcium-dihidrogén-foszfát [Ca(H2PO4)2], diammónium-hidrogén-foszfát [(NH4)2HPO4].

– Szulfidok: szulfidiont (S2−) tartalmazó vegyületek

például: nátrium-szulfid (Na2S), alumínium-szulfid (Al2S3), vas(II)-szulfid (FeS), arzén(v)-szulfid (As2S3).

– Szulfitok: szulfitiont (SO32−) tartalmazó vegyületek. A hidrogén-szulfitok HSO3-iont tartalmaznak.például: nátrium-szulfit (Na2SO3), kálium-hidrogén-szulfit (KHSO3).

– Számos egyéb vegyületcsoport ismert: borátok (például nátrium-tetraborát: Na2B4O7, nitridek (például lítium-nitrid: Li3N), karbidok (például kalcium-karbid: CaC2, szilícium-karbid: SiC), nitritrek (például nátrium-nitrit: NaNO2), cianidok (például kálium-cianid: KCN), ezekkel részlegesen majd a későbbi szervetlen kémiai tanulmányok során foglalkozunk.

A legfontosabb szervetlen vegyületekkel az alábbi csoportosítás szerint ismerkedünk meg:

– savak, – bázisok, – sók,

– komplex vegyületek.

10.2. Savak

Savak: a Brønsted–Lowry sav-bázis elmélet szerint savaknak nevezzük azon anyagokat, melyek H+ -iont (hidrogén-iont vagy protont) -iont tudnak leadni (protondonorok).

[Emlékeztetőül: Arrhenius definíciója szerint savnak tekintjük azon vegyületeket, melyekből vízben H3O+-ionok (oxóniumionok) és savmaradék anionok keletkeznek.]

Savanhidridnek nevezzük az a vegyületet, melyet vízzel reagáltatva savat (oxosavat) kapunk. Az oxodavak anhidridjei rendszerint elektronegatív (nagy elektronegativitású) elemek – kovalens – oxidjai.

Például a kén-trioxid a kénsav anhidridje: SO3 + H2O = H2SO4.

Ismerünk pszeudo-savanhidrideket (nem valódi savanhidridek) is, ilyen például a szén-monoxid (CO), mely a hangyasav (HCOOH) anhidridjének tekinthető.

A sav disszociációjának vagy deprotonálódásnak nevezzük azt a folyamatot, mely során a savból H+-ion és savmaradék anion keletkezik:

HA ⇄ H+ + A. A savak lehetnek egybázisúak és többázisúak:

Egybázisú vagy egyértékű sav: egyszeresen deprotonálható, egyetlen hidrogénjét lehet eltávolítani, fémmel helyettesíteni.

Erre példa a sósav (HCl), a hidrogén-cianid (HCN).

Többázisú vagy többértékű sav: egynél több hidrogénjét lehet fémre cserélni.

Például: kénsav (H2SO4), foszforsav (H3PO4).

Bizonyos esetekben a sav tartalmazhat olyan hidrogéneket is, melyeket nem lehet vizes közegben eltávolítani. Erre egy érdekes példa a foszforossav, melynek képlete H3PO3. A hidrogénatomok számából arra következtethetünk, hogy a sav háromértékű, ám a kísérletek alapján csak kétértékű:

H2[HPO3]. A sav szerkezetén jól megfigyelhető, hogy az egyik hidrogén (proton) közvetlenül a foszforatomhoz kapcsolódik, így nem távolítható el:

O P H OHOH

O P H OO

2

2 H+ +

A savakat csoportosíthatjuk erősségük alapján is: vannak erős, középerős, gyenge és igen gyenge savak (lásd a Kémiai egyensúlyok fejezetet).

Oxosavak: hidrogénen és egy másik (gyakran nemfémes) elemen kívül is oxigént is tartalmaz. A hidrogén atom (vagy atomok) rendszerint nem közvetlenül kapcsolódik (kapcsolódnak) a nemfémes elemhez, hanem oxigénatomhoz kapcsolódnak. Az így létrejövő OH-csoportot hidroxilcsoportnak nevezzük (a lenti ábrán vastagon szedve látható). Az oxosavaknak rendszerint van savanhidridjük.

Például: salétromsav (HNO3), kénsav (H2SO4), foszforsav (H3PO4), vannak azonban átmeneti fémeknek is oxosavai is: permangánsav (HMnO4).

HO N O O

O O S OHOH

O P HO OHOH

O O MnOH

O

salétromsav kénsav foszforsav permangánsav

Savgyök: egy (vagy több) hidroxilcsoport eltávolításával keletkező gyök. Például az ecetsavból az OH-gyököt eltávolítva acetilgyököt (CH3CO) kapunk.

További példák:

Tionilgyök: a kénessav két OH-csoportjának eltávolításával keletkezik (SO). Szokás szulfinilgyöknek is nevezni.

Szulfurilgyök: a kénsav két OH-csoportjának eltávolításával keletkezik (SO2). Újabb elnevezési szabályok szerint szulfonilgyöknek is nevezik.

Hidrogén-halogenidek és rokon vegyületek: hidrogént (hidrogéneket) és egy (vagy több) nemfémes elemet tartalmazó, kovalens kötésű vegyületek. A bennük lévő nemfémnek általában nagy az elektronegativitása (pl. F, Cl, stb.). Ezen savaknak nincs savanhidridjük, nem oxosavak.

Például: hidrogén-klorid (HCl, vizes oldata a sósavoldat), hidrogén-fluorid vagy folysav (HF), kén-hidrogén vagy kén-hidrogén-szulfid (H2S), hidrogén-cianid (HCN).

H Cl H F H S

H H C N

hidrogén-klorid hidrogén-fluorid hidrogén-szulfid hidrogén-cianid Továbbá ismerünk egyéb savfajtákat is, ilyenek a komplex savak (például tetraflouro-bórsav H[BF4], hexafluoro-foszforsav H[PF6], hexafluoroantimonsav H[SbF6], ez utóbbi egy rendkívül erős szupersav), tiosavak (egy oxosav egy vagy több oxigénjét kénnel helyettesítjük, például tiokénsav:

H2S2O3), stb.

F B F FF

H+ P

F

F F

F F

F

H+ Sb

F

F F

F F

F

H+

S S O OHOH

tertafluoro-bórsav hexafluoro-foszforsav hexafluoro-antimonsav tiokénsav A legfontosabb szervetlen savak:

Hidrogén-klorid (HCl)

- Egyértékű (hidrid típusú) erős sav.

- Színtelen, szúrós szagú gáz, vízben kiválóan oldódik (lásd szökőkútkísérlet).

- Vizes oldatát sósavnak nevezzük.

- A tömény sósavoldat kb. 36 tömeg%-os, levegőn füstölög.

- Előállítás: többnyire szerves anyagok klórozásának mellékterméke.

- Sói a kloridok (például kalcium-klorid: CaCl2).

- Nincs savanhidridje (nem oxosav).

- A hidrogén-klorid szerkezeti képlete:

H Cl hidrogén-klorid Kénsav (H2SO4)

- Kétértékű oxosav, első disszociációs lépcsőjében erős, a másodikban pedig középerős savnak tekinthető.

- Tömény vizes oldata (kb. 96–98 tömeg%-os) nagy sűrűségű, viszkózus, színtelen folyadék.

- Előállítható 100%-os kénsav is, melynek elnevezése füstölgő kénsav.

- Óleumnak nevezzük a fölös kén-trioxidot tartalmazó kénsavat (ez 100%-osnál töményebbnek tekinthető).

- A kénsav vízzel korlátlanul elegyedik.

- Vízelvonó hatású (higroszkópos) - A kénsavban a kén oxidációfoka +6.

- Töményen erős oxidálószer.

- Előállítás: a kén-dioxid katalitikus (V2O5 katalizátor) oxidációjával keletkező kén-trioxidot tömény kénsavban oldják, majd ezt hígítják.

- Szabályos sói a szulfátok (például kálium-szulfát: K2SO4), savanyú sói a hidrogén-szulfátok (például nátrium-hidrogén-szulfát: NaHSO4).

- A kénsav anhidridje a kén-trioxid: SO3.

H2O + SO3 = H2SO4

- a kén-trioxid és a salétromsav szerkezeti képlete:

O S O

O

O S O OHOH kén-trioxid kénsav Salétromsav (HNO3)

- Egybázisú erős oxosav.

- Tiszta állapotban (szobahőmérsékleten és normál légköri nyomáson) színtelen, szúrós szagú folyadék, ám állás hatására barnás színűvé válik (ennek oka a bomlás közben keletkező nitrogén-dioxid).

- A kereskedelemben kapható salétromsav 68 tömeg%-os.

- A tömény (86 tömeg%-nál töményebb) salétromsavat füstölgő salétromsavnak nevezzük.

- Választóvíz: 50 tömeg%-nál töményebb salétromsav, mely még az ezüstöt is oldja (de az aranyat nem).

- A salétromsavban a nitrogén oxidációfoka +5.

- Elsősorban tömény vizes oldatban erős oxidáló sav.

- Előállítás: ammóniagáz katalitikus (platina katalizátor) oxidációjával nitrogén-dioxidot állítanak elő, majd ezt permetezőtornyokban levegővel és vízzel reagáltatva keletkezik a salétromsav (Ostwald-eljárás).

- Sói a nitrátok [például alumínium-nitrát: Al(NO3)3].

- Savanhidridje a dinitrogén-pentoxid (N2O5).

H2O + N2O5 = 2 HNO3

- a savanhidrid és a sav szerkezeti képlete:

O N O

O N O

O O N

O OH dinitrogén-pentoxid salétromsav Szénsav (H2CO3)

- Kétbázisú gyenge oxosav.

- A szénsavoldat tulajdonképpen a szén-dioxid gáz vizes oldatának tekinthető (a beoldódott szén-dioxid túlnyomó része hidratált szén-dioxid formában van jelen az oldatban, emellett főleg hidrogén-karbonátionokat tartalmaz, disszociálatlan szénsavat rendkívül kis koncentrációban található az oldatban).

H2O + CO2 ⇄ H2CO3 ⇄ H+ + HCO3

- A szénsav szabályos sói a karbonátok (például kalcium-karbonát: CaCO3), savanyú sói a hidrogén-karbonátok (például nátrium-hidrogén-karbonát: NaHCO3).

- Savanhidridje a szén-dioxid (CO2).

H2O + CO2 = H2CO3

A szén-dioxid (savanhirdid) és a szénsav szerkezeti képlete:

O C O

HO C OH O

szén-dioxid szénsav Foszforsav (H3PO4)

- Hárombázisú oxosav, az első disszociációs lépésben középerős, a második két lépésében gyenge, illetve igen gyenge savnak tekinthető.

- Régi magyar elnevezése: vilsav, szokás ortofoszforsavnak is hívni.

- A tiszta foszforsav szobahőmérsékleten színtelen, víztiszta, kristályos, viszonylag kemény anyag, olvadáspontja 42 °C, megolvadva színtelen viszkózus folyadék.

- A foszforsav vízben kiválóan oldódik.

- Előállítás: a fehérfoszfor oxidációjával keletkező foszfor-pentoxidot elnyeletik foszforsavban, majd a keletkezett tömény savat vízzel hígítják.

- Szabályos sói a foszfátok vagy tercier foszfátok (például nátrium-foszfát: Na3PO4), kétféle savanyú sója is ismert: hidrogén-foszfátok vagy szekunder foszfátok (például dikálium-hidrogén-foszfát: K2HPO4) és a dihidrogén-foszfátok vagy primer foszfátok [például kalcium-dihidrogén-foszfát: Ca(H2PO4)2].

- Savanhidridje a foszfor(V)-oxid (P2O5) vagy molekuláris formájában tetrafoszfor-dekaoxid (P4O10).

6 H2O + P4O10 = 4 H3PO4

- a tetrafoszfor-dekaoxid és a foszforsav szerkezeti képlete:

P O P

O O P

O O

O P O

O O

O

O P HO OHOH

tetrafoszfor-dekaoxid foszforsav Egyéb fontosabb savak:

Kénessav (H2SO3)

- A kén-dioxid (mely szobahőmérsékleten, normál nyomáson színtelen, fojtó szagú gáz) vízben történő oldásával keletkezik, kétértékű viszonylag gyenge sav.

- A kénessavban a kén oxidációfoka +4.

- A kéndioxidhoz hasonlóan redukáló hatású, levegőn lassan kénsavvá oxidálódik.

- Szabályos sói a szulfitok (például bárium-szulfit: BaSO3), savanyú sói a hidrogén-szulfitok, melyeket régebben biszulfitoknak is nevezték (például nátrium-hidrogén-szulfit: NaHSO3).

- A kénessav anhidridje a kén-dioxid: SO2.

H2O + SO2 = H2SO3

- a kén-dioxid és a kénessav szerkezeti képlete:

O S

O

S O OHOH kén-dioxid kénessav Dihidrogén-szulfid (H2S)

- A kén-hidrogén vagy hidrogén-szulfid egy kétértékű gyenge sav.

- A H2S szobahőmérsékleten, normál légköri nyomáson gáz halmazállapotú, jellegzetes záptojásszagú, rendkívül mérgező vegyület, mely vízben jól oldódik. Oldatának neve kénhidrogénes víz.

- A H2S-ben a kén oxidációfoka −2.

- Redukáló hatású sav, könnyen oxidálható például elemi kénné (erélyesebb oxidálószerek akár kénsavvá is oxidálhatják).

- Szabályos sói a szulfidok [például ammónium-szulfid: (NH4)2S], savanyú sói a hidrogén-szulfidok (például nátrium-hidrogén-szulfid: NaHS).

- Nincs savanhidridje.

- A hidrogén-klorid szerkezeti képlete:

H S H dihidrogén-szulfid Salétromossav (HNO2)

- Egyértékű gyenge sav.

- Csak híg vizes oldatban stabil, melegítve salétromsavra és nitrogén-oxidokra bomlik.

- Sói a nitritek (például ammónium-nitrit: NH4NO2).

- A salétromossav anhidridje a dinitrogén-trioxid: N2O3. H2O + N2O3 = 2 HNO2

- A dinitrogén-trioxid molekula és a salétromossav szerkezeti képlete:

O N N

O O

O N O H

dinitrogén-trioxid salétromossav Hidrogén-cianid (HCN)

- Egyértékű gyenge sav.

- A hidrogén-cianid szobahőmérsékleten és normál nyomáson egy rendkívül mérgező, keserűmandula szagú gáz, vizes oldatát triviális nevén kéksavnak nevezik.

- A hidrogén-cianid sói a cianidok (például kálium-cianid: KCN, ezüst-cianid: AgCN).

- Nincs savanhidridje.

H C N hidrogén-cianid Hidrogén-fluorid (HF)

- Egyértékű középerős sav (ellentétben a többi hidrogén-halogeniddel, mivel azok erős savak tekinthetőek).

- Normál légköri nyomáson a tiszta hidrogén-fluorid 20 °C-on forró folyadék, mely vízelvonó hatású (higroszkópos).

- Triviális elnevezése: folysav.

- Sói a fluoridok (például alumínium-fluorid: AlF3).

- Nincs anhidridje.

H F hidrogén-fluorid Bórsav (H3BO3)

- Rendkívül gyenge, vízben gyakorlatilag egyértékűnek tekinthető sav.

- Érdekes módon, a többi oxosavtól eltérően nem deprotonálódással szolgáltat hirdogénionokat:

H3BO3 + H2O ⇄ H+ + [B(OH)4]

- Normál légköri nyomáson és szobahőmérsékleten fehér kristályos anyag, vízben jól oldódik.

- Sói a borátok (például nátrium-tetraborát: Na2B4O7).

- A bórsav anhidridje a dibór-trioxid: B2O3.

3 H2O + B2O3 = 2 H3BO3

- a bórsav szerkezeti képlete:

O B O

O H

H H

bórsav A halogének oxosavai, ezek ionjai és elnevezésük

0A fluor kivételével a halogéneknek többféle oxosavuk is ismert (a hidrogén-halogenidek mellett), ezen savakban a halogénatomok különböző oxidációfokkal rendelkeznek. Az ismert halogén-oxosavakat és hagyományos elnevezésüket az alábbi táblázatban gyűjtöttük össze:

Halogénelem

oxidációfoka: +1 +3 +5 +7

Klór HClO

hipoklórossav HClO2

klórossav HClO3

klórsav HClO4

Perklórsav

Bróm HBrO

hipobrómossav

HBrO2

brómossav

HBrO3

brómsav

HBrO4

Perbrómsav

Jód HIO

hipojódossav HIO2

jódossav HIO3

jódsav HIO4

Perjódsav A halogének oxosavainak sóinak hagyományos elnevezését a következő táblázat tartalmazza:

Halogénelem

oxidációfoka: +1 +3 +5 +7

Klór ClO

hipoklorit

ClO2

klorit

ClO3

klorát

ClO4

Perklorát

Bróm BrO

hipobromit

BrO2

bromit

BrO3

bromát BrO4

Perbromát

Jód HIO

hipojodit

IO2

jodit

IO3

jodát

IO4

Perjodát

10.3. Bázisok

Bázisok: a Brønsted–Lowry-elmélet szerint bázisok azok a vegyületek, melyek proton felvételére képesek (protonakceptorok).

[Emlékeztetőül: Arrhenius sav-bázis elmélete szerint a bázisok vízben OH (hidroxid) ionra és kationra disszociálnak.]

Bázisanhidrid: olyan anyag, mely vízzel reagálva bázist (oxobázist) eredményez. Rendszerint a bázisanhidridek elektropozitív (kis elektronegativitású) elemek – ionos – oxidjai.

Például a nátrium-oxid egy bázisanhidrid: Na2O + H2O = 2 NaOH.

A bázisok disszociációjuk vagy vízzel történő reakciójuk során hidroxid-ionok keletkeznek:

BOH ⇄ B+ + OH B: + H2O ⇄ BH+ + OH

A savak csoportosításához hasonlóan a bázisokat is kategorizálhatjuk:

Értékűség szerint ismerünk egysavú (egyértékű) és többsavú (többértékű) bázisokat: az értékűség megadja, hogy a bázis hány hidroxid ionját lehet lecserélni más anionra. Egysavú bázisra példa a nátrium-hidroxid (NaOH), kétsavú bázisra a kalcium-hidroxid [Ca(OH)2], háromsavúra pedig az alumínium-hidroxid [Al(OH)3].

Erősség szerint a bázisokat lehetnek erős, középerős és gyenge bázisok.

Szerkezetük alapján ismerünk ionos és molekuláris bázisokat:

Ionos bázisok: ionrácsos vegyületek, melyek kristályrácsában hidroxid (vagy más protonakceptor) ionok találhatók a kationok mellett.

Például: kálium-hidroxid (KOH)

Molekuláris bázisok: olyan molekulák, melyben proton felvételére alkalmas magános elektronpár található.

Például: ammónia (:NH3), piridin (:NC5H5).

A legfontosabb bázisok:

Alkálifém-hidroxidok

– Közülük a két legfontosabb hidroxid a nátrium-hidroxid, triviális nevén nátronlúg vagy marónátron (NaOH) és a kálium-hidroxid, triviális nevén kálilúg (KOH).

– Egyértékű erős bázisok.

– Szobahőmérsékleten és normál nyomáson szilárd halmazállapotúak, levegőn elmálló, átlátszatlan fehér kristályokat képeznek, vízben jól oldódnak.

– Szilárd halmazállapotban higroszkóposak, megkötik a levegő szén-dioxid tartalmát (még oldatban is). Például: 2 NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O

– Anhidridjeik a megfelelő oxidjai (például a kálium-hidroxid anhidridje a kálium-oxid: K2O).

Alkáliföldfém-hidroxidok

– A magnézium-hidroxid igen gyenge bázis, a kalcium-, stroncium- és bárium-hidroxid középerős bázisok (ez utóbbi vizes oldatának közismert neve baritvíz).

– Vízben csak korlátozottan oldódnak.

– Megkötik a levegő szén-dioxid-tartalmát. Például: Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3 + H2O.

– Gyakorlati szempontból fontos vagyület: kalcium-hidroxid, triviális nevén oldott mész, mely kalcium-oxid (égetett mész) vízben való oldásával keletkezik. A kalcium-hidroxid lassan megköti a levegő szén-dioxid-tartalmát, miközben kalcium-karbonáttá (triviális néven mészkő) alakul.

– Anhidridjeik az alkáliföldfém-oxidok (például a kalcium-hidroxid anhidridje a kalcium-oxid:

CaO).

Ammónia (NH3) – Egyértékű gyenge bázis.

– Az ammónia szobahőmérsékleten és normál nyomáson szúrós szagú, színtelen gáz. Vizes oldatát szokták ammóniaoldatnak vagy szalmiákszesznek hívni.

– A ammónium-hidroxid téves kifejezés, valójában az ammóniagáz vizes oldatáról van szó, melyben részlegesen lejátszódik az alábbi folyamat:

NH3 + H2O ⇄ NH4

+ + OH.

Tehát az oldatban nem NH4OH molekulák vannak, hanem hidratált ammónia molekulák (NH3), ammóniumionok (NH4+) és hidroxidionok (OH) találhatóak.

– Az ammónia sóit ammónium-vegyületeknek nevezzük.

– Nincs bázisanhidridje.

Másodfajú fémek hidroxidjai

– Ide sorolható például az alumínium-hidroxid, az ón(II) és ón(IV)-hirdoxidok, az ólom-hidroxid.

– Vízben rosszul oldódó csapadékok, ezért oldatuk kémhatása sem lúgos.

– Rendszerint amfoter karakterűek, mind ásványi savakban, mind erős bázisok (például nátrium-hidroxid) oldatában oldódnak (ez utóbbi esetben a megfelelő hidroxokomplex keletkezik). Például az alumínium-hidroxid esetén:

Al(OH)3 + 3 H+ ⇄ Al3+ + 3 H2O,

Al(OH)3 + OH ⇄ [Al(OH)4].

10.4. Sók

Sóknak nevezzük a kationokból és anionokból felépülő vegyületeket. A savak és bázisok közömbösítési reakciójából keletkező vegyületek sóknak tekinthetők.

Savanyú só: a többértékű sav nem minden savas protonját helyettesítjük kationnal.

Például: kálium-hidrogén-szulfát (KHSO4), diammónium-hidrogén-foszfát [(NH4)2HPO4]. Többértékű szerves savaknak is ismertek savanyú sói. Például: kálium-hidrogén-tartarát [HOOC−CH(OH)−CH(OH)−COOK], kálium-hidrogén-ftalát (HOOC−C6H4−COOK).

Bázisos só: a többértékű bázisnak nem minden OH-ionját helyettesítjük anionnal.

Például: kalcium-klorid-hidroxid [CaCl(OH)], réz(II)-karbonát-dihidroxid [Cu2(CO3)(OH)2], cink-jodid-hidroxid [ZnI(OH)].

Szabályos sók: a sav összes protonját más kationnal helyettesítjük, valamint a bázisnak az összes hidroxid ionját anionnal helyettesítjük.

Például: kálium-szulfát (K2SO4), ólom(II)-karbonát (PbCO3), alumínium-szulfát [Al2(SO4)3], bárium-jodát [Ba(IO3)2].

Kettős sónak nevezzük azokat a sókat, melyek kétfajta kationt és egyfajta aniont, vagy egyfajta kationt és kétfajta aniont tartalmaznak. A hármas sók ennek a megfelelő kibővítését jelentik.

Például: alumínium-kálium-szulfát [AlK(SO4)2], pentakalcium-flourid-trifoszfát [Ca5F(PO4)3], magnézium-ammónium-foszfát (MgNH4PO4), nátrium-ammónium-hidrogén-foszfát (NaNH4HPO4), kálium-magnézium-fluorid (KMgF3).

Speciális elnevezések:

Gálicok (esetleg vitriolok): a kétértékű fémek szulfátjai, melyek rendszerint 7 kristályvízzel kristályosodnak. Elsősorban a magnézium-, kalcium-, mangán-, vas-, cink- és réz-szulfát tartozik ide.

Például: cink(II)-szulfát (ZnSO4 · 7H2O), magnézium-szulfát (MgSO4 · 7H2O), réz(II)-szulfát (CuSO4 · 7H2O), kalcium-szulfát (CaSO4 · 2H2O)

Timsók: egy egyértékű és egy háromértékű fém szulfátjából álló kettős sók. Az egyértékű kation gyakran kálium (K+), ammónium (NH4+), tallium (Tl+), esetleg más alkálifémion, a háromértékű pedig alumínium(III) (Al3+), króm(III) (Cr3+), vas(III) (Fe3+), mangán(III) (Mn3+) stb.

Általános képletük rendszerint M(I)M(III)(SO4)2 · 12H2O.

Például: króm(III)-kálium-szulfát–víz (1/12) [CrK(SO4)2 · 12H2O], alumínium-ammónium-szulfát–víz (1/12) [AlNH4(SO4)2 · 12H2O].

In document 8.6.3.4.13. ábra: A Zn(OH)2 (Pldal 80-91)