Definisi garam dalam kerangka teori disosiasi. Garam biasanya dibagi menjadi tiga kelompok: sedang, asam dan basa. Dalam garam sedang, semua atom hidrogen dari asam yang bersesuaian digantikan oleh atom logam, dalam garam asam hanya digantikan sebagian, dalam garam basa dari gugus OH dari basa yang bersesuaian, sebagian digantikan oleh residu asam.
Ada juga beberapa jenis garam lainnya, seperti garam ganda, yang mengandung dua kation berbeda dan satu anion: CaCO 3 MgCO 3 (dolomit), KCl NaCl (silvinit), KAl(SO 4) 2 (kalium tawas); garam campur, yang mengandung satu kation dan dua anion berbeda: CaOCl 2 (atau Ca(OCl)Cl); garam kompleks, yang mencakup ion kompleks, terdiri dari atom pusat yang terikat pada beberapa atom ligan: K4 (garam darah kuning), K3 (garam darah merah), Na, Cl; garam hidrat(kristal hidrat), yang mengandung molekul air kristalisasi: CuSO 4 5H 2 O (tembaga sulfat), Na 2 SO 4 10H 2 O (garam Glauber).
Nama garam terbentuk dari nama anion diikuti dengan nama kation.
Untuk garam asam bebas oksigen, akhiran ditambahkan pada nama nonlogam pengenal, misalnya natrium klorida NaCl, besi sulfida (H) FeS, dll.
Saat memberi nama garam dari asam yang mengandung oksigen, akhiran ditambahkan ke akar bahasa Latin dari nama unsur jika bilangan oksidasinya lebih tinggi. — pagi, dalam kasus bilangan oksidasi yang lebih rendah, akhir -dia. Dalam nama beberapa asam, awalan digunakan untuk menunjukkan bilangan oksidasi yang lebih rendah dari suatu non-logam hipo-, untuk garam asam perklorat dan permanganat gunakan awalan per-, misalnya: kalsium karbonat CaCO 3, besi(III) sulfat Fe 2 (SO 4) 3, besi(II) sulfit FeSO 3, kalium hipoklorit KOCl, kalium klorit KOCl 2, kalium klorat KOCl 3, kalium perklorat KOCl 4, kalium permanganat KMnO 4, kalium dikromat K 2 Cr 2 HAI 7 .
Garam asam dan basa dapat dianggap sebagai produk konversi asam dan basa yang tidak sempurna. Menurut tata nama internasional, atom hidrogen yang termasuk dalam komposisi garam asam ditandai dengan awalan hidro-, grup OH - awalan hidroksi NaHS - natrium hidrosulfida, NaHSO 3 - natrium hidrosulfit, Mg(OH)Cl - magnesium hidroksiklorida, Al(OH) 2 Cl - aluminium dihidroksiklorida.
Dalam nama ion kompleks, ligan pertama-tama ditunjukkan, diikuti dengan nama logam, yang menunjukkan bilangan oksidasi yang sesuai (dalam angka Romawi dalam tanda kurung). Dalam nama kation kompleks, nama logam Rusia digunakan, misalnya: Cl 2 - tembaga tetraammine (P) klorida, 2 SO 4 - diammine silver sulfate (1). Penamaan anion kompleks menggunakan nama latin logam dengan akhiran -at, contoh: K[Al(OH) 4 ] - kalium tetrahidroksialuminat, Na - natrium tetrahidroksikromat, K 4 - kalium heksasianoferat(H).
Nama garam hidrasi (kristal hidrat) dibentuk dalam dua cara. Anda dapat menggunakan sistem penamaan untuk kation kompleks yang dijelaskan di atas; misalnya tembaga sulfat SO 4 H 2 0 (atau CuSO 4 5H 2 O) dapat disebut tetraaquacopper(P) sulfate. Namun, untuk garam hidrasi yang paling terkenal, paling sering jumlah molekul air (derajat hidrasi) ditunjukkan dengan awalan numerik pada kata tersebut. "hidrat", misalnya: CuSO 4 5H 2 O - tembaga(I) sulfat pentahidrat, Na 2 SO 4 10H 2 O - natrium sulfat dekahidrat, CaCl 2 2H 2 O - kalsium klorida dihidrat.
Kelarutan garam
Berdasarkan kelarutannya dalam air, garam dibedakan menjadi larut (P), tidak larut (H) dan sedikit larut (M). Untuk menentukan kelarutan garam, gunakan tabel kelarutan asam, basa dan garam dalam air. Jika Anda tidak memiliki meja, Anda dapat menggunakan aturannya. Mereka mudah diingat.
1. Semua garam asam nitrat - nitrat - larut.
2. Semua garam asam klorida larut - klorida, kecuali AgCl (H), PbCl 2 (M).
3. Semua garam asam sulfat larut - sulfat, kecuali BaSO 4 (H), PbSO 4 (H).
4. Garam natrium dan kalium larut.
5. Semua fosfat, karbonat, silikat dan sulfida tidak larut, kecuali garam Na + dan K + .
Dari semua senyawa kimia, garam merupakan golongan zat yang paling banyak jumlahnya. Ini adalah zat padat, warnanya berbeda satu sama lain dan kelarutannya dalam air. Pada awal abad ke-19. Ahli kimia Swedia I. Berzelius merumuskan definisi garam sebagai produk reaksi asam dengan basa atau senyawa yang diperoleh dengan mengganti atom hidrogen dalam asam dengan logam. Atas dasar ini, garam dibedakan menjadi sedang, asam dan basa. Garam sedang, atau normal, adalah produk penggantian lengkap atom hidrogen dalam asam dengan logam.
Misalnya:
Tidak 2 BERSAMA 3 - natrium karbonat;
CuSO 4 - tembaga (II) sulfat, dll.
Garam tersebut terdisosiasi menjadi kation logam dan anion dari residu asam:
Na 2 CO 3 = 2Na + + CO 2 -
Garam asam adalah produk penggantian atom hidrogen yang tidak lengkap dalam asam dengan logam. Garam asam termasuk, misalnya, soda kue NaHCO 3, yang terdiri dari kation logam Na + dan residu asam HCO 3 - bermuatan tunggal. Untuk garam kalsium yang bersifat asam, rumusnya ditulis sebagai berikut: Ca(HCO 3) 2. Nama-nama garam tersebut disusun dari nama-nama garam tengahnya dengan penambahan awalan hidro- , Misalnya:
Mg(HSO 4) 2 - magnesium hidrogen sulfat.
Garam asam dipisahkan sebagai berikut:
NaHCO 3 = Na + + HCO 3 -
Mg(HSO 4) 2 = Mg 2+ + 2HSO 4 -
Garam basa adalah produk substitusi tidak lengkap gugus hidrokso dalam basa dengan residu asam. Misalnya, garam tersebut termasuk perunggu terkenal (CuOH) 2 CO 3, yang Anda baca dalam karya P. Bazhov. Terdiri dari dua kation utama CuOH + dan anion residu asam bermuatan ganda CO 3 2- . Kation CuOH + memiliki muatan +1, sehingga dalam molekul dua kation tersebut dan satu anion CO 3 2- bermuatan ganda digabungkan menjadi garam yang netral secara listrik.
Nama garam tersebut akan sama dengan garam biasa, tetapi dengan tambahan awalan hidrokso-, (CuOH) 2 CO 3 - tembaga (II) hidroksikarbonat atau AlOHCl 2 - aluminium hidroksiklorida. Kebanyakan garam basa tidak larut atau sedikit larut.
Yang terakhir terdisosiasi seperti ini:
AlOHCl 2 = AlOH 2 + + 2Cl -
Sifat-sifat garam
Dua reaksi pertukaran pertama telah dibahas secara rinci sebelumnya.
Reaksi ketiga juga merupakan reaksi pertukaran. Mengalir di antara larutan garam dan disertai dengan terbentuknya endapan, misalnya:
Reaksi garam keempat berkaitan dengan posisi logam dalam rangkaian tegangan elektrokimia logam (lihat “Rangkaian tegangan elektrokimia logam”). Setiap logam menggantikan larutan garam semua logam lain yang terletak di sebelah kanannya dalam deret tegangan. Hal ini tunduk pada ketentuan berikut:
1) kedua garam (baik yang bereaksi maupun yang terbentuk sebagai hasil reaksi) harus larut;
2) logam tidak boleh berinteraksi dengan air, oleh karena itu logam dari subkelompok utama golongan I dan II (untuk yang terakhir, dimulai dengan Ca) tidak menggantikan logam lain dari larutan garam.
Metode untuk memperoleh garam
Metode pembuatan dan sifat kimia garam. Garam dapat diperoleh dari senyawa anorganik dari hampir semua golongan. Seiring dengan metode ini, garam dari asam bebas oksigen dapat diperoleh melalui interaksi langsung antara logam dan non-logam (Cl, S, dll.).
Banyak garam yang stabil ketika dipanaskan. Namun, garam amonium, serta beberapa garam dari logam dengan aktivitas rendah, asam lemah, dan asam yang unsur-unsurnya menunjukkan bilangan oksidasi lebih tinggi atau lebih rendah, terurai ketika dipanaskan.
CaCO3 = CaO + CO2
2Ag 2 CO 3 = 4Ag + 2CO 2 + O 2
NH 4 Cl = NH 3 + HCl
2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2
2FeSO 4 = Fe 2 O 3 + JADI 2 + JADI 3
4FeSO 4 = 2Fe 2 O 3 + 4SO 2 + O 2
2Cu(NO 3) 2 = 2CuO + 4NO 2 + O 2
2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2
NH 4 NO 3 = N 2 O + 2H 2 O
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O
2KClO 3 =MnO 2 = 2KCl + 3O 2
4KClO 3 = 3КlO 4 + KCl
GARAM, golongan senyawa kimia. Saat ini tidak ada definisi yang diterima secara umum tentang konsep “Garam”, serta istilah “asam dan basa”, yang merupakan produk reaksi yang berupa garam. Garam dapat dianggap sebagai produk penggantian proton hidrogen asam dengan ion logam, NH 4 +, CH 3 NH 3 + dan kation lain atau gugus OH basa dengan anion asam (misalnya Cl -, SO 4 2-) .
Klasifikasi
Produk substitusi lengkapnya adalah garam sedang, misalnya. Na 2 SO 4, MgCl 2, sebagian garam asam atau basa, misalnya KHSO 4, CuСlОН. Ada juga garam sederhana, termasuk satu jenis kation dan satu jenis anion (misalnya NaCl), garam ganda yang mengandung dua jenis kation (misalnya KAl(SO 4) 2 · 12H 2 O), garam campuran, yang mengandung dua jenis residu asam ( misalnya AgClBr). Garam kompleks mengandung ion kompleks, seperti K4.
Sifat fisik
Garam tipikal adalah zat kristal yang berstruktur ionik, misalnya CsF. Ada juga garam kovalen, misalnya AlCl 3. Faktanya, sifat ikatan kimia banyak garam beragam.
Berdasarkan kelarutannya dalam air, mereka membedakan antara garam yang larut, sedikit larut, dan praktis tidak larut. Garam larut mencakup hampir semua garam natrium, kalium dan amonium, banyak nitrat, asetat, dan klorida, kecuali garam logam polivalen yang terhidrolisis dalam air, dan banyak garam asam.
Kelarutan garam dalam air pada suhu kamar
| Kation | Anion | |||||||||
| F- | Kl- | Br- | SAYA - | S 2- | TIDAK 3 - | BERSAMA 3 2- | SiO 3 2- | JADI 4 2- | PO 4 3- | |
| Tidak+ | R | R | R | R | R | R | R | R | R | R |
| K+ | R | R | R | R | R | R | R | R | R | R |
| NH4+ | R | R | R | R | R | R | R | R | R | R |
| mg 2+ | RK | R | R | R | M | R | N | RK | R | RK |
| Ca2+ | tidak | R | R | R | M | R | N | RK | M | RK |
| Pak 2+ | tidak | R | R | R | R | R | N | RK | RK | RK |
| Ba 2+ | RK | R | R | R | R | R | N | RK | tidak | RK |
| Layar 2+ | R | R | R | M | RK | R | N | N | R | N |
| Pb 2+ | N | M | M | M | RK | R | N | N | N | N |
| Al 3+ | M | R | R | R | G | R | G | tidak | R | RK |
| Kr 3+ | R | R | R | R | G | R | G | N | R | RK |
| Mn 2+ | R | R | R | R | N | R | N | N | R | N |
| Fe2+ | M | R | R | R | N | R | N | N | R | N |
| Fe3+ | R | R | R | - | - | R | G | N | R | RK |
| Co2+ | M | R | R | R | N | R | N | N | R | N |
| Tidak 2+ | M | R | R | R | RK | R | N | N | R | N |
| Cu 2+ | M | R | R | - | N | R | G | N | R | N |
| Zn 2+ | M | R | R | R | RK | R | N | N | R | N |
| CD 2+ | R | R | R | R | RK | R | N | N | R | N |
| Hg 2+ | R | R | M | tidak | tidak | R | N | N | R | N |
| Hg 2 2+ | R | tidak | tidak | tidak | RK | R | N | N | M | N |
| Ag+ | R | tidak | tidak | tidak | tidak | R | N | N | M | N |
Legenda:
P - zat ini sangat larut dalam air; M - sedikit larut; H - praktis tidak larut dalam air, tetapi mudah larut dalam asam lemah atau encer; RK - tidak larut dalam air dan hanya larut dalam asam anorganik kuat; NK - tidak larut dalam air atau asam; G - terhidrolisis sempurna bila dilarutkan dan tidak ada kontak dengan air. Tanda hubung berarti zat tersebut tidak ada sama sekali.
Dalam larutan air, garam terdisosiasi seluruhnya atau sebagian menjadi ion. Garam dari asam lemah dan/atau basa lemah mengalami hidrolisis. Larutan garam dalam air mengandung ion terhidrasi, pasangan ion, dan bentuk kimia yang lebih kompleks, termasuk produk hidrolisis, dll. Sejumlah garam juga larut dalam alkohol, aseton, Amida asam, dan pelarut organik lainnya.
Dari larutan berair, garam dapat mengkristal dalam bentuk kristal hidrat, dari larutan tidak berair - dalam bentuk kristal solvat, misalnya CaBr 2 3C 2 H 5 OH.
Data tentang berbagai proses yang terjadi dalam sistem air-garam, tentang kelarutan garam dalam keberadaan bersama tergantung pada suhu, tekanan dan konsentrasi, tentang komposisi fase padat dan cair dapat diperoleh dengan mempelajari diagram kelarutan sistem air-garam.
Metode umum sintesis garam.
1. Memperoleh garam sedang:
1) logam dengan nonlogam: 2Na + Cl 2 = 2NaCl
2) logam dengan asam: Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2
3) logam dengan larutan garam dari logam yang kurang aktif Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu
4) oksida basa dengan oksida asam: MgO + CO 2 = MgCO 3
5) oksida basa dengan asam CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O
6) basa dengan oksida asam Ba(OH) 2 + CO 2 = BaCO 3 + H 2 O
7) basa dengan asam: Ca(OH) 2 + 2HCl = CaCl 2 + 2H 2 O
8) garam dengan asam: MgCO 3 + 2HCl = MgCl 2 + H 2 O + CO 2
BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HCl
9) larutan basa dengan larutan garam : Ba(OH) 2 + Na 2 SO 4 = 2NaOH + BaSO 4
10) larutan dua garam 3CaCl 2 + 2Na 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 + 6NaCl
2. Memperoleh garam asam:
1. Interaksi asam dengan kekurangan basa. KOH + H2SO4 = KHSO4 + H2O
2. Interaksi basa dengan oksida asam berlebih
Ca(OH) 2 + 2CO 2 = Ca(HCO 3) 2
3. Interaksi garam rata-rata dengan asam Ca 3 (PO 4) 2 + 4H 3 PO 4 = 3Ca(H 2 PO 4) 2
3. Memperoleh garam dasar:
1. Hidrolisis garam yang dibentuk oleh basa lemah dan asam kuat
ZnCl 2 + H 2 O = Cl + HCl
2. Menambahkan (tetes demi tetes) sejumlah kecil basa ke dalam larutan garam logam sedang AlCl 3 + 2NaOH = Cl + 2NaCl
3. Interaksi garam asam lemah dengan garam sedang
2MgCl 2 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O = 2 CO 3 + CO 2 + 4NaCl
4. Pembuatan garam kompleks:
1. Reaksi garam dengan ligan: AgCl + 2NH 3 = Cl
FeCl 3 + 6KCN] = K 3 + 3KCl
5. Pembuatan garam ganda:
1. Kristalisasi gabungan dua garam:
Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 24H 2 O = 2 + NaCl
4. Reaksi redoks disebabkan oleh sifat kation atau anion. 2KMnO 4 + 16HCl = 2MnCl 2 + 2KCl + 5Cl 2 + 8H 2 O
2. Sifat kimia garam asam :
Dekomposisi termal untuk membentuk garam sedang
Ca(HCO 3) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O
Interaksi dengan alkali. Memperoleh garam sedang.
Ba(HCO 3) 2 + Ba(OH) 2 = 2BaCO 3 + 2H 2 O
3. Sifat kimia garam basa :
Dekomposisi termal.
2 CO 3 = 2CuO + CO 2 + H 2 O
Interaksi dengan asam: pembentukan garam sedang.
Sn(OH)Cl + HCl = SnCl 2 + H 2 O
4. Sifat kimia garam kompleks:
1. Penghancuran kompleks akibat terbentuknya senyawa yang sukar larut:
2Cl + K2S = CuS + 2KCl + 4NH3
2. Pertukaran ligan antara bola luar dan bola dalam.
K 2 + 6H 2 O = Cl 2 + 2KCl
5. Sifat kimia garam ganda:
Interaksi dengan larutan alkali: KCr(SO 4) 2 + 3KOH = Cr(OH) 3 + 2K 2 SO 4
2. Reduksi: KCr(SO 4) 2 + 2H°(Zn, dil. H 2 SO 4) = 2CrSO 4 + H 2 SO 4 + K 2 SO 4
Bahan baku untuk produksi industri sejumlah garam - klorida, sulfat, karbonat, borat Na, K, Ca, Mg adalah air laut dan samudera, air garam alami yang terbentuk selama penguapannya, dan endapan garam padat. Untuk kelompok mineral yang membentuk endapan garam sedimen (sulfat dan klorida Na, K dan Mg), digunakan nama konvensional “garam alami”. Deposit garam kalium terbesar terletak di Rusia (Solikamsk), Kanada dan Jerman, deposit bijih fosfat yang kuat berada di Afrika Utara, Rusia dan Kazakhstan, NaNO3 di Chili.
Garam digunakan dalam industri makanan, kimia, metalurgi, kaca, kulit, tekstil, pertanian, kedokteran, dll.
1. Jenis garam utama(oksoborat), garam asam borat: metabolik HBO 2, ortoborat H3 BO 3 dan asam poliboronat tidak diisolasi dalam keadaan bebas. Berdasarkan jumlah atom boron dalam molekulnya, boron dibagi menjadi mono-, di, tetra-, heksaborat, dll. Borat juga disebut berdasarkan asam yang membentuknya dan berdasarkan jumlah mol B 2 O 3 per 1 mol oksida utama. Jadi, berbagai metaborat dapat disebut monoborat jika mengandung anion B(OH) 4 atau anion rantai (BO 2) n n-diborat - jika mengandung anion rantai ganda (B 2 O 3 (OH) 2) n 2n -triborat - jika mengandung anion cincin (B 3 O 6) 3-.
Garam dapat didefinisikan sebagai senyawa yang terbentuk dari reaksi antara asam dan basa, tetapi bukan air. Bagian ini akan membahas sifat-sifat garam yang berhubungan dengan kesetimbangan ionik.
reaksi garam dalam air
Nanti akan ditunjukkan bahwa kelarutan adalah konsep yang relatif. Namun, untuk keperluan pembahasan selanjutnya, secara kasar kita dapat membagi semua garam menjadi garam yang larut dan garam yang tidak larut dalam air.
Beberapa garam membentuk larutan netral ketika dilarutkan dalam air. Garam lain membentuk larutan asam atau basa. Hal ini disebabkan terjadinya reaksi reversibel antara ion garam dan air, sehingga terbentuk asam atau basa konjugasi. Apakah larutan garam akan menjadi netral, asam atau basa tergantung pada jenis garamnya. Dalam pengertian ini, ada empat jenis garam.
Garam yang dibentuk oleh asam kuat dan basa lemah. Garam jenis ini bila dilarutkan dalam air akan membentuk larutan asam. Mari kita ambil amonium klorida NH4Cl sebagai contoh. Ketika garam ini dilarutkan dalam air, ion amonium bertindak sebagai
Kelebihan jumlah ion H3O+ yang terbentuk pada proses ini menyebabkan larutan bersifat asam.
Garam yang dibentuk oleh asam lemah dan basa kuat. Garam jenis ini bila dilarutkan dalam air akan membentuk larutan basa. Sebagai contoh, mari kita ambil natrium asetat CH3COONa1. Ion asetat bertindak sebagai basa, menerima proton dari air, yang dalam hal ini bertindak sebagai asam:
Kelebihan jumlah ion OH- yang terbentuk dalam proses ini menentukan sifat basa larutan.
Garam yang dibentuk oleh asam kuat dan basa kuat. Ketika garam jenis ini dilarutkan dalam air, larutan netral akan terbentuk. Mari kita ambil natrium klorida NaCl sebagai contoh. Ketika dilarutkan dalam air, garam ini terionisasi sempurna, sehingga konsentrasi ion Na+ sama dengan konsentrasi ion Cl-. Karena tidak satu pun ion yang masuk ke dalam reaksi asam-basa dengan air, ion H3O+ atau OH dalam jumlah berlebih tidak akan terbentuk dalam larutan. Oleh karena itu, penyelesaiannya bersifat netral.
Garam yang dibentuk oleh asam lemah dan basa lemah. Contoh garam jenis ini adalah amonium asetat. Ketika dilarutkan dalam air, ion amonium bereaksi dengan air sebagai asam, dan ion asetat bereaksi dengan air sebagai basa. Kedua reaksi ini dijelaskan di atas. Larutan garam dalam air yang dibentuk oleh asam lemah dan basa lemah dapat bersifat asam lemah, basa lemah, atau netral, bergantung pada konsentrasi relatif ion H3O+ dan OH- yang terbentuk sebagai hasil reaksi kation garam dan anion dengan air. Hal ini tergantung pada hubungan antara nilai konstanta disosiasi kation dan anion.
| Kation | Anion | |||||||||
| F- | Kl- | Br- | SAYA - | S 2- | TIDAK 3 - | BERSAMA 3 2- | SiO 3 2- | JADI 4 2- | PO 4 3- | |
| Tidak+ | R | R | R | R | R | R | R | R | R | R |
| K+ | R | R | R | R | R | R | R | R | R | R |
| NH4+ | R | R | R | R | R | R | R | R | R | R |
| mg 2+ | RK | R | R | R | M | R | N | RK | R | RK |
| Ca2+ | tidak | R | R | R | M | R | N | RK | M | RK |
| Pak 2+ | tidak | R | R | R | R | R | N | RK | RK | RK |
| Ba 2+ | RK | R | R | R | R | R | N | RK | tidak | RK |
| Layar 2+ | R | R | R | M | RK | R | N | N | R | N |
| Pb 2+ | N | M | M | M | RK | R | N | N | N | N |
| Al 3+ | M | R | R | R | G | R | G | tidak | R | RK |
| Kr 3+ | R | R | R | R | G | R | G | N | R | RK |
| Mn 2+ | R | R | R | R | N | R | N | N | R | N |
| Fe2+ | M | R | R | R | N | R | N | N | R | N |
| Fe3+ | R | R | R | - | - | R | G | N | R | RK |
| Co2+ | M | R | R | R | N | R | N | N | R | N |
| Tidak 2+ | M | R | R | R | RK | R | N | N | R | N |
| Cu 2+ | M | R | R | - | N | R | G | N | R | N |
| Zn 2+ | M | R | R | R | RK | R | N | N | R | N |
| CD 2+ | R | R | R | R | RK | R | N | N | R | N |
| Hg 2+ | R | R | M | tidak | tidak | R | N | N | R | N |
| Hg 2 2+ | R | tidak | tidak | tidak | RK | R | N | N | M | N |
| Ag+ | R | tidak | tidak | tidak | tidak | R | N | N | M | N |
Legenda:
P - zat ini sangat larut dalam air; M - sedikit larut; H - praktis tidak larut dalam air, tetapi mudah larut dalam asam lemah atau encer; RK - tidak larut dalam air dan hanya larut dalam asam anorganik kuat; NK - tidak larut dalam air atau asam; G - terhidrolisis sempurna bila dilarutkan dan tidak ada kontak dengan air. Tanda hubung berarti zat tersebut tidak ada sama sekali.
Dalam larutan air, garam terdisosiasi seluruhnya atau sebagian menjadi ion. Garam dari asam lemah dan/atau basa lemah mengalami hidrolisis. Larutan garam dalam air mengandung ion terhidrasi, pasangan ion, dan bentuk kimia yang lebih kompleks, termasuk produk hidrolisis, dll. Sejumlah garam juga larut dalam alkohol, aseton, Amida asam, dan pelarut organik lainnya.
Dari larutan berair, garam dapat mengkristal dalam bentuk kristal hidrat, dari larutan tidak berair - dalam bentuk kristal solvat, misalnya CaBr 2 3C 2 H 5 OH.
Data tentang berbagai proses yang terjadi dalam sistem air-garam, tentang kelarutan garam dalam keberadaan bersama tergantung pada suhu, tekanan dan konsentrasi, tentang komposisi fase padat dan cair dapat diperoleh dengan mempelajari diagram kelarutan sistem air-garam.
Metode umum sintesis garam.
1. Memperoleh garam sedang:
1) logam dengan nonlogam: 2Na + Cl 2 = 2NaCl
2) logam dengan asam: Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2
3) logam dengan larutan garam dari logam yang kurang aktif Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu
4) oksida basa dengan oksida asam: MgO + CO 2 = MgCO 3
5) oksida basa dengan asam CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O
6) basa dengan oksida asam Ba(OH) 2 + CO 2 = BaCO 3 + H 2 O
7) basa dengan asam: Ca(OH) 2 + 2HCl = CaCl 2 + 2H 2 O
8) garam dengan asam: MgCO 3 + 2HCl = MgCl 2 + H 2 O + CO 2
BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HCl
9) larutan basa dengan larutan garam : Ba(OH) 2 + Na 2 SO 4 = 2NaOH + BaSO 4
10) larutan dua garam 3CaCl 2 + 2Na 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 + 6NaCl
2. Memperoleh garam asam:
1. Interaksi asam dengan kekurangan basa. KOH + H2SO4 = KHSO4 + H2O
2. Interaksi basa dengan oksida asam berlebih
Ca(OH) 2 + 2CO 2 = Ca(HCO 3) 2
3. Interaksi garam rata-rata dengan asam Ca 3 (PO 4) 2 + 4H 3 PO 4 = 3Ca(H 2 PO 4) 2
3.Memperoleh garam dasar:
1. Hidrolisis garam yang dibentuk oleh basa lemah dan asam kuat
ZnCl 2 + H 2 O = Cl + HCl
2. Menambahkan (tetes demi tetes) sejumlah kecil basa ke dalam larutan garam logam sedang AlCl 3 + 2NaOH = Cl + 2NaCl
3. Interaksi garam asam lemah dengan garam sedang
2MgCl 2 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O = 2 CO 3 + CO 2 + 4NaCl
4. Memperoleh garam kompleks:
1. Reaksi garam dengan ligan: AgCl + 2NH 3 = Cl
FeCl 3 + 6KCN] = K 3 + 3KCl
5. Memperoleh garam ganda:
1. Kristalisasi gabungan dua garam:
Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 24H 2 O = 2 + NaCl
4. Reaksi redoks disebabkan oleh sifat kation atau anion. 2KMnO 4 + 16HCl = 2MnCl 2 + 2KCl + 5Cl 2 + 8H 2 O
2. Sifat kimia garam asam:
1. Dekomposisi termal dengan pembentukan garam sedang
Ca(HCO 3) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O
2. Interaksi dengan alkali. Memperoleh garam sedang.
Ba(HCO 3) 2 + Ba(OH) 2 = 2BaCO 3 + 2H 2 O
3. Sifat kimia garam basa :
1. Dekomposisi termal.
2 CO 3 = 2CuO + CO 2 + H 2 O
2. Interaksi dengan asam: pembentukan garam sedang.
Sn(OH)Cl + HCl = SnCl 2 + H 2 O
4. Sifat kimia garam kompleks:
4. Sifat kimia garam kompleks:
2Cl + K2S = CuS + 2KCl + 4NH3
2Cl + K2S = CuS + 2KCl + 4NH3
K 2 + 6H 2 O = Cl 2 + 2KCl
5. Sifat kimia garam ganda:
1. Interaksi dengan larutan alkali: KCr(SO 4) 2 + 3KOH = Cr(OH) 3 + 2K 2 SO 4
2. Reduksi: KCr(SO 4) 2 + 2H°(Zn, dil. H 2 SO 4) = 2CrSO 4 + H 2 SO 4 + K 2 SO 4
Bahan baku untuk produksi industri sejumlah garam - klorida, sulfat, karbonat, borat Na, K, Ca, Mg adalah air laut dan samudera, air garam alami yang terbentuk selama penguapannya, dan endapan garam padat. Untuk kelompok mineral yang membentuk endapan garam sedimen (sulfat dan klorida Na, K dan Mg), digunakan nama konvensional “garam alami”. Deposit garam kalium terbesar terletak di Rusia (Solikamsk), Kanada dan Jerman, deposit bijih fosfat yang kuat berada di Afrika Utara, Rusia dan Kazakhstan, NaNO3 di Chili.
2. Reduksi: KCr(SO 4) 2 + 2H°(Zn, dil. H 2 SO 4) = 2CrSO 4 + H 2 SO 4 + K 2 SO 4
Jenis garam utama 1. Borat (oksoborat), garam asam borat: metabolik HBO 2, ortoborat H3 BO 3 dan asam poliboronat tidak diisolasi dalam keadaan bebas. Berdasarkan jumlah atom boron dalam molekulnya, boron dibagi menjadi mono-, di, tetra-, heksaborat, dll. Borat juga disebut berdasarkan asam yang membentuknya dan berdasarkan jumlah mol B 2 O 3 per 1 mol oksida utama. Jadi, berbagai metaborat dapat disebut monoborat jika mengandung anion B(OH)4 atau anion rantai (BO2) n n - diborat - jika mengandung anion rantai ganda (B 2 O 3 (OH) 2) n 2n-
triborat - jika mengandung anion cincin (B 3 O 6) 3-.
Bilangan koordinasi atom boron adalah 3 (gugus segitiga boron-oksigen) atau 4 (gugus tetrahedral). Gugus boron-oksigen tidak hanya menjadi dasar struktur pulau, tetapi juga struktur yang lebih kompleks - rantai, berlapis, dan rangka terpolimerisasi. Yang terakhir ini terbentuk sebagai hasil eliminasi air dalam molekul borat terhidrasi dan pembentukan ikatan penghubung melalui atom oksigen; prosesnya terkadang disertai dengan putusnya ikatan BO di dalam polianion. Polianion dapat melampirkan gugus samping - tetrahedra atau segitiga boron-oksigen, dimernya atau anion asingnya.
Amonium, alkali, dan logam lain dalam bilangan oksidasi +1 paling sering membentuk metaborat terhidrasi dan anhidrat seperti MBO 2, tetraborat M 2 B 4 O 7, pentaborat MB 5 O 8, serta dekaborat M 4 B 10 O 17 N H 2 O. Alkali tanah dan logam lain dengan bilangan oksidasi + 2 biasanya menghasilkan metaborat terhidrasi, triborat M 2 B 6 O 11 dan heksaborat MB 6 O 10. serta meta-, orto- dan tetraborat anhidrat. Logam dengan bilangan oksidasi +3 dicirikan oleh ortoborat MBO3 terhidrasi dan anhidrat.
Borat adalah zat atau kristal amorf yang tidak berwarna (terutama dengan struktur simetris rendah - monoklinik atau ortorombik). Untuk borat anhidrat, suhu leleh berkisar antara 500 hingga 2000 °C; Titik leleh tertinggi adalah metaborat alkali dan orto- dan metaborat logam alkali tanah. Kebanyakan borat mudah membentuk gelas ketika lelehannya didinginkan. Kekerasan borat terhidrasi pada skala Mohs adalah 2-5, anhidrat - hingga 9.
Monoborat terhidrasi kehilangan air kristalisasi hingga ~180°C, poliborat - pada 300-500°C; eliminasi air karena gugus OH , terkoordinasi di sekitar atom boron terjadi hingga ~750°C. Dengan dehidrasi total, zat amorf terbentuk, yang pada 500-800°C dalam banyak kasus mengalami “penataan ulang borat” - kristalisasi, disertai (untuk poliborat) dengan dekomposisi parsial dengan pelepasan B 2 O 3.
Borat dari logam alkali, amonium dan T1(I) larut dalam air (terutama meta- dan pentaborat), dan terhidrolisis dalam larutan air (larutan memiliki reaksi basa). Kebanyakan borat mudah terurai oleh asam, dalam beberapa kasus oleh aksi CO 2 ; dan jadi 2;. Borat alkali tanah dan logam berat berinteraksi dengan larutan alkali, karbonat, dan hidrokarbonat logam alkali. Borat anhidrat secara kimia lebih stabil dibandingkan borat terhidrasi. Dengan beberapa alkohol, khususnya gliserol, borat membentuk kompleks yang larut dalam air. Di bawah aksi zat pengoksidasi kuat, khususnya H 2 O 2, atau selama oksidasi elektrokimia, borat diubah menjadi peroksoborat .
Sekitar 100 borat alami diketahui, yang sebagian besar merupakan garam Na, Mg, Ca, Fe.
Borat terhidrasi diperoleh: dengan netralisasi H 3 VO 3 dengan oksida logam, hidroksida atau karbonat; reaksi pertukaran logam alkali borat, paling sering Na, dengan garam logam lain; reaksi transformasi timbal balik dari borat yang sukar larut dengan larutan berair dari borat logam alkali; proses hidrotermal menggunakan logam alkali halida sebagai aditif mineralisasi. Borat anhidrat diperoleh dengan fusi atau sintering B 2 O 3 dengan oksida logam atau karbonat atau dehidrasi hidrat; kristal tunggal ditanam dalam larutan borat dalam oksida cair, misalnya Bi 2 O 3.
Borat digunakan: untuk memperoleh senyawa boron lainnya; sebagai komponen pengisi daya dalam produksi kaca, glasir, enamel, keramik; untuk pelapis dan impregnasi tahan api; sebagai komponen fluks untuk pemurnian, pengelasan dan penyolderan logam”; sebagai pigmen dan bahan pengisi untuk cat dan pernis; sebagai mordan pewarna, penghambat korosi, komponen elektrolit, fosfor, dll. Boraks dan kalsium borat paling banyak digunakan.
2.Halida, senyawa kimia halogen dengan unsur lain. Halida biasanya mencakup senyawa yang atom halogennya memiliki keelektronegatifan lebih besar dibandingkan unsur lainnya. Halida tidak dibentuk oleh He, Ne dan Ar. Untuk halida EC sederhana atau biner N (N- paling sering bilangan bulat dari 1 untuk monohalida hingga 7 untuk IF 7 dan ReF 7, tetapi bisa juga pecahan, misalnya 7/6 untuk Bi 6 Cl 7) termasuk, khususnya, garam asam hidrohalat dan senyawa interhalogen (misalnya , halofluorida). Ada juga halida campuran, polihalida, hidrohalida, oksohalida, oksihalida, hidroksohalida, tiohalida, dan halida kompleks. Bilangan oksidasi halogen dalam halida biasanya -1.
Berdasarkan sifat ikatan unsur-halogen, halida sederhana dibedakan menjadi ionik dan kovalen. Pada kenyataannya, keterkaitan tersebut bersifat campuran dengan dominasi kontribusi satu atau beberapa komponen lainnya. Halida dari logam alkali dan alkali tanah, serta banyak mono dan dihalida dari logam lainnya, adalah garam khas yang sifat ikatan ioniknya mendominasi. Kebanyakan dari bahan-bahan tersebut relatif tahan api, mudah menguap, dan sangat larut dalam air; dalam larutan air hampir seluruhnya terdisosiasi menjadi ion. Trihalida unsur tanah jarang juga memiliki sifat garam. Kelarutan ionik halida dalam air umumnya menurun dari iodida menjadi fluorida. Klorida, bromida dan iodida Ag + , Cu + , Hg + dan Pb 2+ sulit larut dalam air.
Peningkatan jumlah atom halogen dalam logam halida atau rasio muatan logam terhadap jari-jari ionnya menyebabkan peningkatan komponen kovalen ikatan, penurunan kelarutan dalam air dan stabilitas termal halida. , peningkatan volatilitas, peningkatan oksidasi, kemampuan dan kecenderungan hidrolisis. Ketergantungan ini diamati untuk logam halida pada periode yang sama dan serangkaian halida dari logam yang sama. Mereka dapat dengan mudah diamati dengan menggunakan contoh sifat termal. Misalnya, untuk logam halida periode ke-4, suhu leleh dan titik didih masing-masing adalah 771 dan 1430°C untuk KC1, 772 dan 1960°C untuk CaCl2, 967 dan 975°C untuk ScCl3, -24,1 dan 136°C untuk TiCl4 . Untuk UF 3 titik lelehnya ~1500°C, UF 4 1036°C, UF 5 348°C, UF 6 64,0°C. Di deretan sambungan EH N dengan konstan N Kovalensi ikatan biasanya meningkat ketika berpindah dari fluorida ke klorida dan menurun ketika berpindah dari klorida ke bromida dan iodida. Jadi, untuk AlF 3 suhu sublimasinya adalah 1280°C, AlC1 3 180°C, titik didih AlBr 3 254,8°C, AlI 3 407°C. Pada rangkaian ZrF 4 , ZrCl 4 ZrBr 4 , ZrI 4 suhu sublimasi berturut-turut adalah 906, 334, 355 dan 418°C. Di jajaran MF N dan MC1 N dimana M adalah logam dari satu subkelompok, kovalen ikatannya menurun seiring dengan bertambahnya massa atom logam tersebut. Terdapat sedikit logam fluorida dan klorida dengan kontribusi yang kira-kira sama dari komponen ikatan ionik dan kovalen.
Energi ikatan rata-rata unsur-halogen menurun ketika berpindah dari fluorida ke iodida dan meningkat N(lihat tabel).
Banyak logam halida yang mengandung atom O terisolasi atau penghubung (masing-masing okso- dan oksihalida), misalnya vanadium oksotrifluorida VOF 3, niobium dioksifluorida NbO 2 F, tungsten diokso-iodida WO 2 I 2.
Halida kompleks (halologam) mengandung anion kompleks yang atom halogennya merupakan ligan, misalnya kalium heksakloroplatinat(IV) K2, natrium heptafluorotantalat(V), Na, litium heksafluoroarsenat(V). Fluoro-, oksofluoro- dan klorometalat memiliki stabilitas termal terbesar. Berdasarkan sifat ikatannya, senyawa ionik dengan kation NF 4 +, N 2 F 3 +, C1F 2 +, XeF +, dll. mirip dengan halida kompleks.
Banyak halida dicirikan oleh asosiasi dan polimerisasi dalam fase cair dan gas dengan pembentukan ikatan penghubung. Yang paling rentan terhadap hal ini adalah logam halida golongan I dan II, AlCl 3, pentafluorida Sb dan logam transisi, oksofluorida dengan komposisi MOF 4. Halida dengan ikatan logam-ke-logam telah diketahui, mis. Cl-Hg-Hg-Cl.
Sifat fluorida berbeda secara signifikan dari halida lainnya. Akan tetapi, pada halida sederhana, perbedaan ini tidak begitu kentara dibandingkan pada halogen itu sendiri, dan pada halida kompleks, perbedaan tersebut tidak terlalu kentara dibandingkan pada halida sederhana.
Banyak halida kovalen (terutama fluorida) merupakan asam Lewis kuat, misalnya. AsF 5, SbF 5, BF 3, A1C1 3. Fluorida adalah bagian dari superasam. Halida yang lebih tinggi direduksi oleh logam dan hidrogen, misalnya:
5WF 6 + L = 6WF 5
TiCl 4 + 2Mg = Ti + 2MgCl 2
UF 6 + H 2 = UF 4 + 2HF
Logam halida golongan V-VIII, kecuali Cr dan Mn, direduksi oleh H2 menjadi logam, misalnya:
WF 6 + ZN 2 = W + 6HF
Banyak halida logam kovalen dan ionik bereaksi satu sama lain membentuk halida kompleks, misalnya:
KS1 + TaCl 5 = K
Halogen yang lebih ringan dapat menggantikan halida yang lebih berat. Oksigen dapat mengoksidasi halida, melepaskan C1 2, Br 2, dan I 2. Salah satu reaksi khas halida kovalen adalah interaksi dengan air (hidrolisis) atau uapnya ketika dipanaskan (pirohidrolisis), yang mengarah pada pembentukan oksida, oksi- atau oksohalida, hidroksida, dan hidrogen halida.
Halida diperoleh langsung dari unsur, melalui reaksi hidrogen halida atau asam hidrohalat dengan unsur, oksida, hidroksida atau garam, dan melalui reaksi pertukaran.
Halida banyak digunakan dalam teknologi sebagai bahan awal untuk produksi halogen, logam alkali dan alkali tanah, sebagai komponen gelas dan bahan anorganik lainnya; mereka adalah produk antara dalam produksi logam langka dan beberapa logam non-besi, U, Si, Ge, dll.
Di alam, halida membentuk kelas mineral terpisah, yang meliputi fluorida (misalnya mineral fluorit, kriolit) dan klorida (silvit, karnalit). Brom dan yodium terdapat dalam beberapa mineral sebagai pengotor isomorfik. Halida dalam jumlah besar ditemukan di air laut dan samudera, garam, dan air garam bawah tanah. Beberapa halida, misalnya NaCl, KC1, CaCl 2, merupakan bagian dari organisme hidup.
3. Karbonat (dari bahasa Latin carbo, gender carbonis coal), garam asam karbonat. Ada karbonat sedang dengan anion CO 3 2- dan asam, atau hidrokarbonat (bikarbonat lama), dengan anion HCO 3 -. Karbonat adalah zat kristal. Sebagian besar garam logam sedang dalam keadaan oksidasi +2 mengkristal menjadi segi enam. kalsit tipe kisi atau aragonit tipe belah ketupat.
Dari karbonat medium, hanya garam logam alkali, amonium dan Tl(I) yang larut dalam air. Sebagai hasil hidrolisis yang signifikan, larutannya mengalami reaksi basa. Karbonat logam paling sulit larut dalam keadaan oksidasi +2. Sebaliknya, semua bikarbonat sangat larut dalam air. Selama reaksi pertukaran dalam larutan berair antara garam logam dan Na 2 CO 3, endapan karbonat sedang terbentuk jika kelarutannya jauh lebih kecil dibandingkan hidroksida yang bersangkutan. Hal ini berlaku untuk Ca, Sr dan analognya, lantanida, Ag(I), Mn(II), Pb(II) dan Cd(II). Kation yang tersisa, ketika berinteraksi dengan karbonat terlarut sebagai hasil hidrolisis, tidak dapat menghasilkan zat antara, melainkan crabonat basa atau bahkan hidroksida. Crabonat medium yang mengandung kation bermuatan ganda kadang-kadang dapat diendapkan dari larutan berair dengan adanya CO2 berlebih.
Sifat kimia karbonat disebabkan oleh golongan garam anorganik dari asam lemah. Ciri khas karbonat dikaitkan dengan kelarutannya yang buruk, serta ketidakstabilan termal dari kepiting itu sendiri dan H 2 CO 3. Sifat-sifat ini digunakan dalam analisis crabonates, berdasarkan dekomposisinya dengan asam kuat dan penyerapan kuantitatif CO 2 yang dihasilkan oleh larutan alkali, atau berdasarkan pengendapan ion CO 3 2- dari larutan dalam bentuk BaCO 3. Ketika kelebihan CO 2 bekerja pada endapan karbonat sedang, hidrogen karbonat akan terbentuk dalam larutan, contoh: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2. Kehadiran hidrokarbonat dalam air alami menyebabkan kesadahan sementara. Hidrokarbonat, ketika sedikit dipanaskan, bahkan pada suhu rendah, kembali berubah menjadi karbonat sedang, yang bila dipanaskan, terurai menjadi oksida dan CO2. Semakin aktif suatu logam, semakin tinggi suhu penguraian karbonatnya. Jadi, Na 2 CO 3 meleleh tanpa dekomposisi pada 857 °C, dan untuk karbonat Ca, Mg dan A1, tekanan dekomposisi kesetimbangan mencapai 0,1 MPa pada suhu masing-masing 820, 350 dan 100 °C.
Karbonat sangat tersebar luas di alam, hal ini disebabkan adanya partisipasi CO 2 dan H 2 O dalam proses pembentukan mineral. karbonat memainkan peran besar dalam keseimbangan global antara gas CO2 di atmosfer dan CO2 terlarut;
dan ion HCO 3 - dan CO 3 2- di hidrosfer dan garam padat di litosfer. Mineral yang paling penting adalah kalsit CaCO 3, magnesit MgCO 3, siderit FeCO 3, smithsonite ZnCO 3 dan beberapa lainnya. Batu kapur terutama terdiri dari sisa-sisa kerangka organisme kalsit atau kalsit, jarang dari aragonit. Karbonat terhidrasi alami dari logam alkali dan Mg (misalnya, MgCO 3 ZH 2 O, Na 2 CO 3 10H 2 O), karbonat ganda [misalnya, dolomit CaMg(CO 3) 2, trona Na 2 CO 3 NaHCO 3 2H 2 juga dikenal O] dan basa [malachite CuCO 3 Cu(OH) 2, hydrocerussite 2PbCO 3 Pb(OH) 2].
Yang paling penting adalah kalium karbonat, kalsium karbonat dan natrium karbonat. Banyak karbonat alam merupakan bijih logam yang sangat berharga (misalnya karbonat Zn, Fe, Mn, Pb, Cu). Bikarbonat memainkan peran fisiologis yang penting, sebagai zat penyangga yang mengatur keteguhan pH darah.
4. Nitrat, garam asam nitrat HNO 3. Dikenal hampir semua logam; ada keduanya dalam bentuk garam anhidrat M(NO 3) N (N- bilangan oksidasi logam M), dan dalam bentuk kristal hidrat M(NO 3) N X H 2 O ( X= 1-9). Dari larutan berair pada suhu mendekati suhu kamar, hanya logam alkali nitrat yang mengkristal sebagai anhidrat, sisanya - dalam bentuk kristal hidrat. Sifat fisikokimia nitrat anhidrat dan terhidrasi dari logam yang sama bisa sangat berbeda.
Senyawa kristal anhidrat dari unsur d nitrat berwarna. Secara konvensional, nitrat dapat dibagi menjadi senyawa dengan jenis ikatan kovalen yang dominan (garam Be, Cr, Zn, Fe dan logam transisi lainnya) dan dengan jenis ikatan yang didominasi ionik (garam logam alkali dan alkali tanah). Nitrat ionik dicirikan oleh stabilitas termal yang lebih tinggi, dominasi struktur kristal dengan simetri lebih tinggi (kubik) dan tidak adanya pemisahan pita ion nitrat dalam spektrum IR. Nitrat kovalen memiliki kelarutan lebih tinggi dalam pelarut organik, stabilitas termal lebih rendah, dan spektrum IR-nya lebih kompleks; Beberapa nitrat kovalen mudah menguap pada suhu kamar, dan ketika dilarutkan dalam air, sebagian akan terurai, melepaskan nitrogen oksida.
Semua nitrat anhidrat menunjukkan sifat pengoksidasi yang kuat karena adanya ion NO 3 -, sedangkan kemampuan oksidasinya meningkat ketika berpindah dari nitrat ionik ke nitrat kovalen. Yang terakhir terurai pada kisaran 100-300°C, ionik - pada 400-600°C (NaNO 3, KNO 3 dan beberapa lainnya meleleh ketika dipanaskan). Produk dekomposisi dalam fase padat dan cair. berturut-turut adalah nitrit, oksinrat dan oksida, kadang-kadang - logam bebas (bila oksida tidak stabil, misalnya Ag 2 O), dan dalam fase gas - NO, NO 2, O 2 dan N 2. Komposisi produk dekomposisi tergantung pada sifat logam dan bilangan oksidasinya, laju pemanasan, suhu, komposisi lingkungan gas dan kondisi lainnya. NH 4 NO 3 meledak, dan bila dipanaskan dengan cepat dapat terurai dengan ledakan, sehingga terbentuk N 2, O 2 dan H 2 O; bila dipanaskan perlahan, ia terurai menjadi N 2 O dan H 2 O.
Ion NO 3 - bebas dalam fasa gas mempunyai struktur geometri segitiga sama sisi dengan atom N di tengahnya, sudut ONO ~ 120° dan panjang ikatan N-O 0,121 nm. Dalam kristal dan gas nitrat, ion NO 3 - terutama mempertahankan bentuk dan ukurannya, yang menentukan ruang dan struktur nitrat. Ion NO 3 - dapat bertindak sebagai ligan mono-, bi-, tridentat atau penghubung, oleh karena itu nitrat dicirikan oleh berbagai jenis struktur kristal.
Logam transisi dalam keadaan oksidasi tinggi karena sterik. Nitrat anhidrat tidak dapat terbentuk dengan susah payah, dan dicirikan oleh oksonitrat, misalnya UO 2 (NO 3) 2, NbO(NO 3) 3. Nitrat membentuk sejumlah besar garam ganda dan kompleks dengan ion NO 3 - di bola bagian dalam. Dalam media berair, sebagai hasil hidrolisis, kation logam transisi membentuk hidroksonitrat (nitrat basa) dengan komposisi bervariasi, yang juga dapat diisolasi dalam keadaan padat.
Nitrat terhidrasi berbeda dari nitrat anhidrat karena dalam struktur kristalnya, ion logam dalam banyak kasus berasosiasi dengan molekul air dan bukan dengan ion NO3. Oleh karena itu, mereka lebih larut dalam air daripada nitrat anhidrat, tetapi kurang larut dalam pelarut organik; mereka adalah oksidator yang lebih lemah dan meleleh secara tidak selaras dalam air kristalisasi pada kisaran 25-100°C. Ketika nitrat terhidrasi dipanaskan, nitrat anhidrat biasanya tidak terbentuk, tetapi termolisis terjadi dengan pembentukan hidroksonitrat dan kemudian oksonitrat dan oksida logam.
Dalam banyak sifat kimianya, nitrat mirip dengan garam anorganik lainnya. Ciri khas nitrat adalah karena kelarutannya yang sangat tinggi dalam air, stabilitas termal yang rendah, dan kemampuannya untuk mengoksidasi senyawa organik dan anorganik. Ketika nitrat direduksi, campuran produk yang mengandung nitrogen NO 2, NO, N 2 O, N 2 atau NH 3 terbentuk dengan dominasi salah satunya, tergantung pada jenis zat pereduksi, suhu, reaksi lingkungan. dan faktor lainnya.
Metode industri untuk memproduksi nitrat didasarkan pada penyerapan NH 3 oleh larutan HNO 3 (untuk NH 4 NO 3) atau pada penyerapan gas nitrogen (NO + NO 2) oleh larutan alkali atau karbonat (untuk nitrat logam alkali, Ca, Mg, Ba), serta berbagai reaksi pertukaran garam logam dengan HNO 3 atau logam alkali nitrat. Di laboratorium, untuk memperoleh nitrat anhidrat, digunakan reaksi logam transisi atau senyawanya dengan cairan N 2 O 4 dan campurannya dengan pelarut organik atau reaksi dengan N 2 O 5.
Nitrat Na, K (natrium dan kalium nitrat) ditemukan dalam bentuk endapan alami.
Nitrat digunakan di banyak industri. Amonium nitrit (amonium nitrat) adalah pupuk utama yang mengandung nitrogen; Logam alkali nitrat dan Ca juga digunakan sebagai pupuk. Nitrat adalah komponen bahan bakar roket, komposisi kembang api, larutan etsa untuk mewarnai kain; Mereka digunakan untuk pengerasan logam, pengawetan makanan, sebagai obat-obatan dan untuk produksi oksida logam.
Nitrat bersifat racun. Mereka menyebabkan edema paru, batuk, muntah, gagal jantung akut, dll. Dosis nitrat yang mematikan bagi manusia adalah 8-15 g, asupan harian yang diperbolehkan adalah 5 mg/kg. Untuk jumlah nitrat Na, K, Ca, NH3 MPC: dalam air 45 mg/l", di tanah 130 mg/kg (kelas bahaya 3); dalam sayuran dan buah-buahan (mg/kg) - kentang 250, kubis putih akhir 500, wortel akhir 250, bit 1400, bawang bombay 80, zucchini 400, melon 90, semangka, anggur, apel, pir 60. Kegagalan untuk mematuhi rekomendasi agroteknik, penggunaan pupuk yang berlebihan secara tajam meningkatkan kandungan nitrat dalam produk pertanian, limpasan permukaan dari ladang (40-5500 mg/l), air tanah.
5. Nitrit, garam asam nitrat HNO 2. Nitrit dari logam alkali dan amonium digunakan terutama, lebih sedikit - alkali tanah dan nitrit. D-logam, Pb dan Ag. Hanya ada sedikit informasi tentang nitrit dari logam lain.
Nitrit logam dalam keadaan oksidasi +2 membentuk kristal hidrat dengan satu, dua atau empat molekul air. Nitrit membentuk garam rangkap dua dan rangkap tiga, mis. CsNO 2 AgNO 2 atau Ba(NO 2) 2 Ni(NO 2) 2 2KNO 2, serta senyawa kompleks misalnya Na 3.
Struktur kristal hanya diketahui memiliki sedikit nitrit anhidrat. Anion NO2 memiliki konfigurasi nonlinier; Sudut ONO 115°, panjang ikatan H-O 0,115 nm; jenis ikatan M-NO 2 adalah ionik-kovalen.
Nitrit K, Na, Ba larut dengan baik dalam air, nitrit Ag, Hg, Cu sulit larut. Dengan meningkatnya suhu, kelarutan nitrit meningkat. Hampir semua nitrit sulit larut dalam alkohol, eter, dan pelarut polar rendah.
Nitrit tidak stabil secara termal; Hanya nitrit dari logam alkali yang meleleh tanpa dekomposisi; nitrit dari logam lain terurai pada suhu 25-300 °C. Mekanisme penguraian nitrit sangat kompleks dan mencakup sejumlah reaksi berurutan paralel. Produk dekomposisi gas utama adalah NO, NO 2, N 2 dan O 2, oksida logam padat atau unsur logam. Pelepasan gas dalam jumlah besar menyebabkan dekomposisi eksplosif beberapa nitrit, misalnya NH 4 NO 2, yang terurai menjadi N 2 dan H 2 O.
Ciri khas nitrit dikaitkan dengan ketidakstabilan termal dan kemampuan ion nitrit untuk menjadi zat pengoksidasi dan pereduksi, bergantung pada lingkungan dan sifat reagen. Dalam lingkungan netral, nitrit biasanya direduksi menjadi NO; dalam lingkungan asam, nitrit dioksidasi menjadi nitrat. Oksigen dan CO 2 tidak berinteraksi dengan nitrit padat dan larutan berairnya. Nitrit mendorong penguraian zat organik yang mengandung nitrogen, khususnya amina, Amida, dll. Dengan halida organik RXH. bereaksi membentuk senyawa nitrit RONO dan nitro RNO 2 .
Produksi industri nitrit didasarkan pada penyerapan gas nitrous (campuran NO + NO 2) dengan larutan Na 2 CO 3 atau NaOH dengan kristalisasi berurutan NaNO 2; Nitrit dari logam lain diperoleh di industri dan laboratorium melalui reaksi pertukaran garam logam dengan NaNO 2 atau dengan reduksi nitrat dari logam tersebut.
Nitrit digunakan untuk sintesis pewarna azo, dalam produksi kaprolaktam, sebagai zat pengoksidasi dan zat pereduksi dalam industri karet, tekstil dan pengerjaan logam, sebagai pengawet makanan. Nitrit, seperti NaNO 2 dan KNO 2, bersifat racun, menyebabkan sakit kepala, muntah, depresi pernapasan, dll. Ketika NaNO 2 diracuni, methemoglobin terbentuk di dalam darah dan membran sel darah merah rusak. Nitrosamin dapat dibentuk dari NaNO 2 dan amina langsung di saluran pencernaan.
6. Sulfat, garam asam sulfat. Diketahui sulfat sedang dengan anion SO 4 2-, atau hidrosulfat, dengan anion HSO 4 - basa, mengandung, bersama dengan anion SO 4 2-, gugus OH, misalnya Zn 2 (OH) 2 SO 4. Ada juga sulfat ganda yang mengandung dua kation berbeda. Ini termasuk dua kelompok besar sulfat - tawas , serta shenit M 2 E (SO 4) 2 6H 2 O , dimana M adalah kation bermuatan tunggal, E adalah Mg, Zn dan kation bermuatan ganda lainnya. Dikenal tripel sulfat K 2 SO 4 MgSO 4 2CaSO 4 2H 2 O (mineral polihalit), sulfat basa ganda, misalnya mineral golongan alunit dan jarosit M 2 SO 4 Al 2 (SO 4) 3 4Al (OH 3 dan M 2 SO 4 Fe 2 (SO 4) 3 4Fe(OH) 3, dimana M adalah kation bermuatan tunggal. Sulfat dapat menjadi bagian dari garam campuran, misalnya 2Na 2 SO 4 Na 2 CO 3 (mineral berkeite), MgSO 4 KCl 3H 2 O (kainit) .
Sulfat adalah zat kristal, sedang dan asam dalam banyak kasus, sangat larut dalam air. Kalsium sulfat, strontium, timbal dan beberapa lainnya sedikit larut; BaSO 4 dan RaSO 4 praktis tidak larut. Sulfat basa biasanya sulit larut atau praktis tidak larut, atau dihidrolisis oleh air. Dari larutan berair, sulfat dapat mengkristal dalam bentuk kristal hidrat. Kristal hidrat dari beberapa logam berat disebut vitriol; tembaga sulfat CuSO 4 5H 2 O, besi sulfat FeSO 4 7H 2 O.
Sulfat logam alkali sedang stabil secara termal, sedangkan sulfat asam terurai ketika dipanaskan, berubah menjadi pirosulfat: 2KHSO 4 = H 2 O + K 2 S 2 O 7. Sulfat sedang dari logam lain, serta sulfat basa, bila dipanaskan hingga suhu yang cukup tinggi, biasanya terurai dengan pembentukan oksida logam dan pelepasan SO 3.
Sulfat tersebar luas di alam. Terdapat dalam bentuk mineral, misalnya gipsum CaSO 4 H 2 O, mirabilite Na 2 SO 4 · 10H 2 O, serta terdapat pada air laut dan sungai.
Banyak sulfat dapat diperoleh melalui interaksi H 2 SO 4 dengan logam, oksida dan hidroksidanya, serta penguraian garam asam yang mudah menguap dengan asam sulfat.
Sulfat anorganik banyak digunakan. Misalnya, amonium sulfat adalah pupuk nitrogen, natrium sulfat digunakan dalam industri kaca, kertas, produksi viscose, dll. Mineral sulfat alami adalah bahan baku untuk produksi industri senyawa berbagai logam, bahan bangunan, dll.
7.sulfit, garam asam sulfat H 2 SO 3 . Ada sulfit sedang dengan anion SO 3 2- dan asam (hidrosulfit) dengan anion HSO 3 - . Sulfit sedang adalah zat kristal. Amonium dan sulfit logam alkali sangat larut dalam air; kelarutan (g dalam 100 g): (NH 4) 2 SO 3 40,0 (13 °C), K 2 SO 3 106,7 (20 °C). Hidrosulfit terbentuk dalam larutan air. Sulfit dari alkali tanah dan beberapa logam lainnya praktis tidak larut dalam air; kelarutan MgSO 3 1 g dalam 100 g (40°C). Kristal hidrat yang diketahui (NH 4) 2 SO 3 H 2 O, Na 2 SO 3 7H 2 O, K 2 SO 3 2H 2 O, MgSO 3 6H 2 O, dll.
Sulfit anhidrat, bila dipanaskan tanpa akses udara dalam bejana tertutup, terurai secara tidak proporsional menjadi sulfida dan sulfat; bila dipanaskan dalam arus N 2, mereka kehilangan SO 2, dan bila dipanaskan di udara, mereka mudah teroksidasi menjadi sulfat. Dengan SO 2 dalam lingkungan berair, sulfit sedang membentuk hidrosulfit. Sulfit adalah zat pereduksi yang relatif kuat; mereka dioksidasi dalam larutan dengan klorin, brom, H 2 O 2, dll. menjadi sulfat. Mereka terurai dengan asam kuat (misalnya HC1) dengan pelepasan SO 2.
Hidrosulfit kristal dikenal dengan K, Rb, Cs, NH 4+, tidak stabil. Hidrosulfit yang tersisa hanya ada dalam larutan air. Massa jenis NH 4 HSO 3 2,03 g/cm 3 ; kelarutan dalam air (g dalam 100 g): NH 4 HSO 3 71,8 (0 °C), KHSO 3 49 (20 °C).
Ketika kristal hidrosulfit Na atau K dipanaskan atau ketika larutan pulp yang padat dijenuhkan dengan SO 2 M 2 SO 3, pirosulfit (usang - metabisulfit) M 2 S 2 O 5 terbentuk - garam dari asam pirosulfat bebas yang tidak diketahui H 2 S 2 HAI 5; kristal, tidak stabil; massa jenis (g/cm3): Na 2 S 2 O 5 1,48, K 2 S 2 O 5 2,34; di atas ~ 160 °C mereka terurai dengan pelepasan SO 2; larut dalam air (dengan penguraian menjadi HSO 3 -), kelarutan (g dalam 100 g): Na 2 S 2 O 5 64.4, K 2 S 2 O 5 44.7; membentuk hidrat Na 2 S 2 O 5 7H 2 O dan ZK 2 S 2 O 5 2H 2 O; agen pereduksi.
Sulfit logam alkali sedang dibuat dengan mereaksikan larutan berair M 2 CO 3 (atau MOH) dengan SO 2, dan MSO 3 dengan melewatkan SO 2 melalui suspensi berair MCO 3; Mereka terutama menggunakan SO 2 dari gas buang produksi asam sulfat kontak. Sulfit digunakan dalam pemutihan, pewarnaan dan pencetakan kain, serat, kulit untuk konservasi biji-bijian, pakan hijauan, pakan limbah industri (NaHSO 3,
Na 2 S 2 O 5). CaSO 3 dan Ca(HSO 3) 2 merupakan disinfektan dalam industri pembuatan anggur dan gula. NaHSO 3, MgSO 3, NH 4 HSO 3 - komponen cairan sulfit selama pembuatan pulp; (NH 4) 2 SO 3 - penyerap SO 2; NaHSO 3 merupakan penyerap H 2 S dari gas limbah industri, zat pereduksi dalam produksi pewarna belerang. K 2 S 2 O 5 - komponen fiksatif asam dalam fotografi, antioksidan, antiseptik.
Metode untuk memisahkan campuran
Filtrasi, pemisahan sistem heterogen partikel cair - padat (suspensi) dan partikel gas - padat menggunakan partisi filter berpori (FP), yang memungkinkan cairan atau gas melewatinya, tetapi menahan partikel padat. Kekuatan pendorong proses ini adalah perbedaan tekanan di kedua sisi transisi fase.
Saat memisahkan suspensi, partikel padat biasanya membentuk lapisan sedimen basah pada FP, yang bila perlu dicuci dengan air atau cairan lain, dan juga didehidrasi dengan meniupkan udara atau gas lain ke dalamnya. Filtrasi dilakukan pada perbedaan tekanan konstan atau pada kecepatan proses konstan w(jumlah filtrat dalam m 3 yang melewati 1 m 2 permukaan FP per satuan waktu). Dengan perbedaan tekanan yang konstan, suspensi disuplai ke filter di bawah tekanan vakum atau berlebih, serta oleh pompa piston; Saat menggunakan pompa sentrifugal, perbedaan tekanan meningkat dan kecepatan proses menurun.
Tergantung pada konsentrasi suspensi, beberapa jenis filtrasi dibedakan. Pada konsentrasi lebih dari 1% terjadi filtrasi dengan terbentuknya endapan, dan pada konsentrasi kurang dari 0,1% terjadi penyumbatan pori-pori FP (klarifikasi cairan). Jika lapisan sedimen yang cukup padat tidak terbentuk pada FP dan partikel padat masuk ke dalam filtrat, saring menggunakan bahan pembantu yang terdispersi halus (tanah diatom, perlit), yang sebelumnya diaplikasikan pada FP atau ditambahkan ke suspensi. Pada konsentrasi awal kurang dari 10%, pemisahan sebagian dan pengentalan suspensi dimungkinkan.
Ada filter kontinu dan periodik. Untuk yang terakhir, tahapan pekerjaan utama adalah penyaringan, pencucian sedimen, pengeringan dan pembongkaran. Dalam hal ini, optimasi berdasarkan kriteria produktivitas terbesar dan biaya terendah dapat diterapkan. Jika pencucian dan dewatering tidak dilakukan, dan hambatan hidrolik partisi dapat diabaikan, maka produktivitas terbesar dicapai bila waktu penyaringan sama dengan durasi operasi tambahan.
Dapat digunakan FP fleksibel yang terbuat dari katun, wol, kain sintetis, dan kaca, serta FP non-anyaman yang terbuat dari serat alami dan sintetis serta serat tidak fleksibel - keramik, cermet, dan busa. Arah pergerakan filtrat dan gaya gravitasi bisa berlawanan, berimpit, atau saling tegak lurus.
Desain filter bervariasi. Salah satu yang paling umum adalah filter vakum drum berputar (cm. Gambar.) aksi terus menerus, di mana arah pergerakan filtrat dan aksi gravitasi berlawanan. Bagian alat distribusi menghubungkan zona I dan II dengan sumber vakum dan zona III dan IV dengan sumber udara tekan. Filtrat dan cairan pencuci dari zona I dan II masuk ke wadah terpisah. Mesin penyaring berkala otomatis dengan ruang horizontal, kain penyaring dalam bentuk sabuk tak berujung, dan membran elastis untuk mengeringkan lumpur dengan cara pengepresan juga telah tersebar luas. Ia melakukan operasi bergantian antara ruang pengisian dengan suspensi, penyaringan, pencucian dan pengeringan sedimen, pemutusan ruang yang berdekatan dan pembuangan sedimen.
