Условие задачи
Составьте формулы следующих солей:а) гидрокарбонат аммония, гидросульфид рубидия, гидрофосфат бария;б) дигидрофосфат бария, гидросульфит магния, гидрофосфат алюминия;в) бромид гидроксоалюминия, бромид дигидроксоалюминия, нитрат гидроксортути (II);г) карбонат гидроксомеди (II), сульфат гидроксоалюминия, фосфат гидроксоалюминия.
Решение
Ниже приводится подробное решение задачи по неорганической химии (составление солей по правилам ионического соединения) с использованием общепринятых правил составления формул солей, получаемых из многокислотных кислот (при частичном калинировании) и гидролизующихся металлов, а также с образованием «гидро–» (или «дигидро–») комплексов.
Обозначения и основные моменты:
1. Названия солей записаны в виде: название кислоты, из которой получен анион (с приставкой, указывающей на число оставшихся протонов), и название щёлочного или переходного металла (или его комплексного катиона) в родительном падеже.
2. При составлении формулы подбираются такие кратные, чтобы сумма зарядов катионов и анионов давала ноль.
3. Для кислот с несколькими протонами (например, H₃PO₄) действует следующая условная номенклатура:
– если замещён один протон, анион – дигидрофосфат (H₂PO₄⁻);
– если замещены два протона, анион – гидрофосфат (HPO₄²⁻);
– если все протоны заменены – фосфат (PO₄³⁻).
4. Названия «гидрокарбонат», «гидросульфид», «гидросульфит» означают соответственно анионы HCO₃⁻ (от H₂CO₃), HS⁻ (от H₂S) и HSO₃⁻ (от H₂SO₃).
5. В случае солей с «гидроксоалюминием» или «гидроксомедью» речь идёт об образовании комплексных катионов путём присоединения гидроксидной группы к исходному металлу. Для алюминия принято, что:
– при присоединении одного – образуется катион [Al(OH)]²⁺ (так как Al³⁺ – OH⁻ → +2);
– при присоединении двух – катион [Al(OH)₂]⁺ (Al³⁺ – 2OH⁻ → +1).
Аналогично для меди (Медь (II) имеет заряд +2):
– при присоединении одного OH⁻ получаем [Cu(OH)]⁺.
6. В случае ртути (II) принято считать, что присоединение одного OH⁻ к Hg²⁺ даёт [Hg(OH)]⁺.
Ниже составляем формулы по пунктам задачи.
────────────
а) Солей, где атом (или группа) кислоты переходит в анион, а металл вообще существует в виде простого катиона
1. Гидрокарбонат аммония
– Анион: гидрокарбонат HCO₃⁻
– Катион: аммоний NH₄⁺
Формула: NH₄HCO₃
2. Гидросульфид рубидия
– Анион: гидросульфид HS⁻
– Катион: рубидий Rb⁺
Формула: RbHS
3. Гидрофосфат бария
Здесь в названии слово «гидрофосфат» означает, что кислотой является фосфорная (H₃PO₄), и замещены два протона, а значит анион – HPO₄²⁻.
– Катион: барий Ba²⁺
Чтобы заряд нейтрализовался, Ba²⁺ + HPO₄²⁻ → нейтральное соединение.
Формула: BaHPO₄
────────────
б) Солей с изменённой степенью протонирования и простыми металлами
1. Дигидрофосфат бария
При полном соответствии номенклатуре «дигидрофосфат» означает, что заменён только один протон из H₃PO₄, и анион – H₂PO₄⁻.
– Катион: Ba²⁺; для нейтральности нужно два H₂PO₄⁻.
Формула: Ba(H₂PO₄)₂
2. Гидросульфит магния
– Анион: гидросульфит HSO₃⁻ (от H₂SO₃)
– Катион: Mg²⁺; для нулевого заряда необходимо 2 аниона.
Формула: Mg(HSO₃)₂
3. Гидрофосфат алюминия
Здесь речь идёт об обычном соли, где алюминий сохраняется как простое металлическое ионо Al³⁺, а анион – гидрофосфат (HPO₄²⁻) (замещены два из трёх протонов).
Нужно найти такие целые числа m и n, чтобы m·(+3) + n·(–2) = 0. Берём m = 2, n = 3 (2·+3 = +6, 3·–2 = –6).
Формула: Al₂(HPO₄)₃
────────────
в) Солей, в которых металл входит в состав гидроксидного комплекса (то есть «гидроксоалюминий» или «гидроксортуть») и, соответственно, выступает в роли катиона
1. Бромид гидроксоалюминия
Здесь катион – алюмиевый комплекс с ONE OH⁻: [Al(OH)]²⁺ (так как Al³⁺ – OH⁻ = +2).
Анион – бромид Br⁻
Для нейтральности необходимо два бромида.
Формула: [Al(OH)]Br₂
2. Бромид дигидроксоалюминия
Катион – алюмиевый комплекс с TWO OH⁻: [Al(OH)₂]⁺ (Al³⁺ – 2OH⁻ = +1).
Анион – бромид Br⁻
Формула: [Al(OH)₂]Br
3. Нитрат гидроксортути (II)
Катион – ртуть (II) с присоединённым одним OH⁻: [Hg(OH)]⁺ (Hg²⁺ – OH⁻ = +1).
Анион – нитрат NO₃⁻
Формула: Hg(OH)NO₃
────────────
г) Солей, где металл (медь или алюминий) образует гидроксидный комплекс в катионе, а анионом является многозародный «отщеплённый» остаток соответствующей кислоты
1. Карбонат гидроксомеди (II)
– Катион: для меди (II) принято образовывать комплекс с одним OH⁻: [Cu(OH)]⁺ (так как Cu²⁺ – OH⁻ = +1)
– Анион: карбонат CO₃²⁻
Чтобы нейтрализовать –2, необходимо 2 катиона по +1.
Формула: (CuOH)₂CO₃
2. Сульфат гидроксоалюминия
– Катион: если в названии не указан приставочный показатель «ди-», то берём катион с одним OH⁻, т.е. [Al(OH)]²⁺
– Анион: сульфат SO₄²⁻
Заряд +2 и –2 дают соотношение 1 : 1.
Формула: [Al(OH)]SO₄
3. Фосфат гидроксоалюминия
– Катион: опять [Al(OH)]²⁺
– Анион: фосфат PO₄³⁻
Нужно найти целые числа m и n, чтобы m·(+2) + n·(–3) = 0. Минимальное решение: m = 3, n = 2 (3·+2 = +6, 2·–3 = –6).
Формула: (AlOH)₃(PO₄)₂
────────────
Ответ (с формулами, записанными с использованием Unicode символов):
а)
1. NH₄HCO₃
2. RbHS
3. BaHPO₄
б)
1. Ba(H₂PO₄)₂
2. Mg(HSO₃)₂
3. Al₂(HPO₄)₃
в)
1. [Al(OH)]Br₂
2. [Al(OH)₂]Br
3. Hg(OH)NO₃
г)
1. (CuOH)₂CO₃
2. [Al(OH)]SO₄
3. (AlOH)₃(PO₄)₂
Таким образом, используя правила ионизации, балансировки зарядов и традиционную номенклатуру, получаем приведённые формулы солей.