一类化合物
盐(英文:Salt)是化合物中的一类物质。日常生活中常说的盐,一般单指食盐,而食盐其实是一种盐类物质。而化学场景下的盐指的是一类含有成盐元素的阴离子与金属阳离子的化合物,如硫酸钾碳酸氢钠乙酸钠等。大多数盐呈现出晶体或粉末状,在溶液中可发生水解
盐类物质广泛应用于生活中的各个领域,例如作为建筑材料的碳酸钠,作为药物的乙水杨酸钠,作为调味品的食盐与谷氨酸钠等。
自然界中的盐的形成
盐在自然界中分布很广,除了海水里含有大量钠盐外,盐湖、盐井和盐矿也是盐类的来源。
盐的生成与自然气候变化等因素有密切关系,以定边盐湖为例,定边盐湖的主要盐源基础为含盐量高的碎屑岩,其中和地表所含易溶盐分通过地下径流和地表径流的溶解与运移,汇集于湖盆洼地,盐分久经积累,形成盐湖,而因其排泄不畅,盐分通过毛细管作用而积累,导致土壤盐渍化,使地表大量积盐,形成白霜状盐结皮,成了不同类型的盐碱土。
基本性质
物理性质
外观
常温下大多数盐都是晶体或粉末,如碳酸钠和氯化钠为白色晶体、碳酸氢钠碳酸钙为白色粉末等。少数盐有特殊的颜色,如高锰酸钾为紫黑色,硫酸铜晶体为美丽的蓝色。
水溶性
很多盐易溶于水,通常情况下,钾盐(含有钾元素的盐,下同)、钠盐铵盐硝酸盐都易溶于水。大多数盐的水溶性比较好,可以根据需要配制不同浓度的溶液。
电导率
盐在水溶液里可电离出阴离子与阳离子,因而可溶于水及部分熔融状态下的盐具有导电性。由于水溶液中溶解的绝大多数盐分为强电解质,它们在水中能电离成离子形式,各种离子对电导都有贡献,因而盐的浓度与导电能力之间存在正相关关系,即盐浓度越高,电导率越高。
熔点
大部分盐熔点较高,如大部分碳酸盐、磷酸盐等:纯碳酸钠熔点为854℃,纯磷酸钠熔点为625℃。其熔融状态可作为相变储热材料使用,此外还有部分盐熔点较低,如氯化钛熔点为-23℃。
味感
一提到盐的味感,马上就会联系到含盐的咸味。但各种盐并不是都具有像食盐那样的咸味,一些碱金属盐都呈苦味。一般来说,盐的阳离子和阴离子的原子量越大,越有增加苦味的倾向。碱土金属的盐,如MgSO4等也为苦味物质。此外,一些氨基酸盐也是常用的鲜味物质,如常见的味精,其结构便是谷氨酸钠。也有部分的盐呈现出甜味,可作为甜味剂使用,如环己基氨基磺酸的钙盐等。
化学性质
盐的性质一般比相应的酸和碱稳定。所以,盐易于从混合物中分离提纯,也更便于储存、运输和计量。
水解反应
盐在溶液中会电离出阳离子与酸根离子,并可能发生水解反应。水解反应决定盐溶液的酸碱度。盐的水解指的是盐解离产生的离子与水作用,使水的解离平衡发生移动从而影响溶液的酸碱性的作用。按照生成盐的酸和碱的强弱可以将盐分类,如强酸与强碱反应生成的则为强酸强碱盐,以此类推还有强酸弱碱盐弱酸强碱盐、弱酸弱碱盐。盐溶液的酸度、碱度和中性取决于构成盐的阳离子和阴离子的相对强度。
以下以弱酸强碱盐举例。
由弱酸与强碱作用生成的盐称为弱酸强碱盐。
以NaAc的水解举例,NaAc在水中全部解离:
溶液中的H2O解离成氢离子与氢氧根,钠离子与氢氧根离子可结合生成氢氧化钠。作为强碱,强电解质的NaOH会在溶液里完全解离,但解离出的氢离子可以结合成弱电解质HAc:
因此溶液中H+浓度减少,于是使水溶剂的解离平衡向右移动:
如此一来,氢离子跟氢氧根离子都增加的情况下,部分氢离子与结合成弱电解质HAc,此时溶液中氢氧根离子变多。
以上式子相加可得NaAc的水解反应式:
水解的结果使得溶液中,因此NaAc溶液呈碱性。而与之相反的强酸弱碱盐则呈酸性,如:NH4Cl 氯化铵
分类及命名
常见盐命名方式
常见的盐基本由两部分组成,阴离子酸根离子部分,与阳离子即金属离子或电正价离子部分组成,在一般命名中会将电负性较强的部分即酸根离子放在命名前面,而电正性较强的部分即金属阳离子或电正价离子部分放命名后面,即阴离子在前,阳离子在后,如:NaCO3中,CO32-电负性较强,Na+电正性较强,因而命名则为碳酸钠。依据组成盐的阳离子种类,可以把盐分成钠盐、钾盐、钙盐等;依据组成盐的酸根部分种类也可以把盐分成盐酸盐、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、羧酸盐等,其中酸根部分为盐酸、硫酸等无机化合物酸酸根的盐为无机盐,酸根部分为有机酸根的盐为有机盐。
无机盐
(Ⅰ)中性盐(正盐)
中性盐指的是酸中能电离的氢全部被金属根电正性根取代而成的盐,如碳酸钠硫酸锌等。正盐是酸跟碱完全中和的产物。电化价有不止一种价数的,规定以亚、正、高等词头标明。正字通常均予略去。以下为举例说明:
通常仅有两种变价者: 碳酸亚铜 硫酸高铅
通常不止两种变价者: 硫酸三价锰 或 硫酸锰(Ⅲ)
(Ⅱ)酸式盐和碱式盐
酸式盐指的是电离时生成的阳离子除金属离子或电正价离子外还有氢离子的盐,如碳酸氢钠等;碱式盐则相反,指的是电离阴离子除酸根离子外还有氢氧根的盐,如碘酸羟铜等。酸式盐中的氢用“氢”字表示,羟基盐中的氢基用“羟”字表示。氧基盐中的氧用“氧化”表示。具有不同的氧化数的金属元素,在金属的名称后面用罗马数字标明其氧化数。
以下举例说明:
酸式盐: 碳酸二氢钠 碳酸氢二钠
碱式盐:
(1)氧基盐: 硝酸氧铋 硫酸氧气
(2)羟基盐 碘酸羟铜 硫酸二羟二钒(Ⅳ)
复杂的酸式盐或碱式盐还可以视作分子化合物来命名,中间用化学介词“合”连缀命名。但当确认其结构属于配位化合物时则应按配位化合物来命名。
(Ⅲ)混盐和复盐
混盐是指一种金属离子与多种酸根离子所构成的盐,如碳酸钠钾。而由两种或两种以上的简单盐类组成的同晶型化合物则为复盐,如六水合氯化镁氯化钾。在电负性组分同时存在的情况下,名称中电负性较强者放前面;在电正性组分同时存在时,名称中将电正性较弱者放前面。视作分子化合物来命名的混盐和复盐,名称中将分子量较小者放前面。以下举例:
混盐: 氯化次氯酸钙 碳酸钠钾
复盐: 六水合氯化镁氯化钾
(Ⅳ)同多酸盐
有两个或两个以上同种简单含氧酸分子缩水而成的算叫做同多酸,重酸亦属于同多酸之列,其盐则为同多酸盐。同多酸盐可以有两种命名方法:(1)同多酸部分为由r分子正某酸HmXOn缩去q分子水的,按照同多酸的名称,成为“q缩r某酸几某”。(2)将同多酸盐解析成为酸酐和碱酐的比例来命名。
以下举例说明:
(Ⅴ)杂多酸盐
有两个或两个以上同种简单含氧酸分子缩水而成的酸则为杂多酸,其盐则为杂多酸盐。杂多酸盐也有以下两种命名方式:(1)解析成为水、成酸金属的氧化物非金属元素酸的盐或两性金属元素酸的盐。(2)解析成为水、成酸金属的氧化物,非金属或两性金属的氧化物及成碱金属元素的氧化物。以下举例说明:
有机盐
重氮正离子化合物
有通用结构 R—N2+X− 的化合物命名时,采用母体氢化物 RH 加上后缀“重氮盐(正离子)”,再以阴离子“X−”名为前缀而组成。
例如: 氯化乙烷重氮盐
胺盐和亚胺盐
对四价的盐 R4N+X− (R之一为胺或亚胺的母体氢化物,其余为氢或其他取代基),写出其正离子的名称,将负离子的名称加连缀字“化”置于之前。
例如: 氯化甲()
由醇、酚及其类似物衍生而来的盐
由醇、酚和它们的硫属类似物失去硫属原子上的氢原子(以氢正离子的形式)而产生的阴离子通过将其名称最后的“醇”或“酚”改为“醇盐”或“酚盐”来命名。
例如:甲醇钠或甲氧(化)钠
有机酸根的盐
有机酸的中性盐的命名,采用酸名后加正离子字样。
例如: 庚酸
多元有机酸的酸性盐的命名和中性盐命名方法一致,在负离子(酸根离子)和正离子之间插入“氢”(或二氢等,视情况而定)表示余下的氢原子。
例如: 庚二酸
制备方法
置换反应
镁、铝、锌、铁等活动性较强的金属能与硫酸盐酸发生置换反应,放出氢气,同时生成盐,如:
金属与比其更不活泼的金属盐也可发生置换反应生成新盐,如:
复分解反应
反应由两种化合物相互交换成分生成另外两种化合物的反应叫做复分解反应,复分解反应是生成盐的一大重要反应。发生复分解反应的条件有两个:(1)两种组分必须是可溶的;(2)反应须生成难溶物(沉淀)或难电离物质(弱电解质)、气体或水。
最常见的复分解反应莫过于中和反应,即酸与碱发生化学反应生成盐和水。例如:盐酸氢氧化钠反应生成氯化钠的反应举例:
此外还有以下几种可生成盐的复分解反应
盐与盐反应生成新盐,如:
盐与碱反应产生新盐,如:
其他反应
碱与氧化物发生反应可生成盐,如:
酸与金属氧化物发生反应生成盐,如:
应用
化学肥料
人类最初使用的肥料是人畜粪便和植物茎、叶等沤制的天然有机肥,后来才发展到用化学方法制取化学肥料,简称化肥。常用化肥有氮肥、磷肥、钾肥,此外还有含氮、磷、钾中的两种或三种要素的复合化肥。常见的化肥有重过磷酸钙磷酸氢二铵等。氮、磷、钾三种化肥对农作物的作用是明显的,分别对农作物的茎、叶、果有特定效用。化肥产业为农业增产提供强有力的保证,使耕地面积仅占世界7%的中国能供养占世界1/5的人口。
药物改良
活性药物成分(API)的特殊盐类通常是为了达到理想的配方特性而形成的。成盐方法已被广泛用于增加溶解度,从而增加药物的溶解速率。与此同时,形成独特的盐型还可以解决其他物理化学和生物问题,例如稳定性、毒性、吸收不良和与制造工艺有关的问题。作为盐类化合物的盐基部分不仅可以通过溶解度、生物利用度影响到化合物进入体内,最终影响化合物的药效或者毒性,还能够引起化合物药学性质的改变。在美国排名前200位的处方药中,有一半是药用盐。许多药物都做成水溶性好的盐,利于人体吸收。例如,阿司匹林其化学成分是难溶于水的乙酰水杨酸。将阿司匹林与氢氧化钠中和,可制得易溶于水的盐——乙酰水杨酸钠,它能更好地被人体吸收。
食品添加剂
作为目前应用最广泛的食品添加剂,磷酸盐在食品生产中的多个领域均有应用。在食品品质改良中可以起到许多作用,如对肉制品的保水性、凝胶强度及成品率有良好的提高作用;可以制作新型膨松剂等。常见的作为食品添加剂的磷酸盐有焦磷酸钠三聚磷酸钠六偏磷酸钠等。同样可作为防腐剂使用的盐类食品添加剂还有许多,如苯甲酸及其钠盐山梨酸及其钾盐、丙酸盐、硝酸盐亚硝酸盐等。
熔盐储热材料
熔盐是无机盐在高温下熔化形成的盐的熔融物,常见的熔盐种类包括硝酸盐、化盐、氯化盐、碳酸盐、硫酸盐和混合熔盐等。
熔盐具有蒸汽压力较低、储热密度高、成本低、环境友好等特性,是高效的大规模传热储热工质。因而其既能应用于工业中产生的余热储存再利用,达到提高能源利用效率和节能减排的目的;另外还可应用于聚光太阳能热发电厂,由于太阳能资源随着昼夜交替和多变天气而时刻波动,辅助熔盐蓄热系统可实现发电机组昼夜运行,从而提高整个电站的运行稳定性。
危害
高盐废水
高盐废水是指含有机化合物和至少总溶解固体(TDS)的质量分数大于3.5%的废水,这类废水中含有大量可溶性的无机盐。高盐废水主要来源:①海水淡化;②化工生产,化学反应不完全或副产物,主要来自于染料、农业等化工产品的生产过程;③废水处理,在处理过程中水处理剂或酸、碱的加入带来的矿化。
盐碱侵蚀
在世界干旱、半干旱区盐碱和滨海盐土分布十分广泛,在大量工程建设中常遇施工材料和工程设施盐碱侵蚀和危害。其中混凝土构筑物的盐蚀危害,在全世界较为普遍。甚至冬季撒盐化冰,由于氯盐进入混凝土中,成为钢筋锈蚀“元凶”,也引起道路、桥梁破坏。
除了破坏工程建设以外,盐碱土壤也是制约植物生长发育的主要非生物胁迫因子,会对植物产生诸多不利影响,包括渗透胁迫、离子毒害、氧化胁迫等,碱性盐独具的高pH还会对植物细胞造成更严重的伤害。
生活中常见盐
食盐
生活中最常见的盐莫过于食盐,NaCl,是最常用的咸味剂,是食品加工中必不可少的添加成分。适量食盐摄入是维持人体生命活动所必需。食盐主要来源为蒸发海水析出杂质较多的氯化钠晶体,经过再加工方可成为我们日常厨房里的精盐。
除了作为调味剂使用,在工业上氯化钠被用作制备氯气盐酸的原料,医学上可用作生理盐水的制备。
纯碱
碳酸钠,俗名纯碱、苏打。在工业上,碳酸钠广泛用于玻璃、造纸、纺织和洗涤剂的生产等。制备纯碱的著名侯氏制碱法的基本原理为在氯化钠饱和水溶液中首先通入氨气构成饱和氨盐水溶液后,通入二氧化碳气体形成溶解度较小的白色碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。其反应方程式如下:
然后把制得的碳酸氢钠经过滤、洗涤,再进行加热制得碳酸钠(纯碱):
山梨酸钾
山梨酸钾是一种常见的有机盐食品防腐剂,山梨酸钾具有毒性低、防霉效果好、不改变食品原有性质、使用方便、应用范围广等特点,因而被联合国粮农组织推荐为安全、高效的食品防腐剂。同样可以作为有机盐食品防腐剂的还有苯甲酸钠等物质。
参考资料
目录
概述
自然界中的盐的形成
基本性质
物理性质
外观
水溶性
电导率
熔点
味感
化学性质
水解反应
分类及命名
常见盐命名方式
无机盐
(Ⅰ)中性盐(正盐)
(Ⅱ)酸式盐和碱式盐
(Ⅲ)混盐和复盐
(Ⅳ)同多酸盐
(Ⅴ)杂多酸盐
有机盐
重氮正离子化合物
胺盐和亚胺盐
由醇、酚及其类似物衍生而来的盐
有机酸根的盐
制备方法
置换反应
复分解反应
其他反应
应用
化学肥料
药物改良
食品添加剂
熔盐储热材料
危害
高盐废水
盐碱侵蚀
生活中常见盐
食盐
纯碱
山梨酸钾
参考资料