Sol (kemija): definicija, vrste in osnovne lastnosti
V kemiji je sol vsaka nevtralna kemijska spojina, sestavljena iz kationov (pozitivnih ionov) in anionov (negativnih ionov). Glavna vrsta soli je natrijev klorid.
Sol običajno nastane z reakcijo med kislinami in bazami (nevtralizacija), z izmenjavo ionov med raztopinami ali z reakcijami med kovinami in halogeni. Ionska zgradba soli tvori kristalno mrežo, v kateri elektrostatične sile med nasprotnimi naboji določajo visoke tališče in vrelišče, trdnost in krhkost teh spojin. Kationi so pogosteje kovinski (npr. Na+, K+, Ca2+), lahko pa so tudi poliatomski (npr. NH4+). Anioni so lahko enoelementni (npr. Cl−, Br−) ali poliatomski (npr. SO4 2−, NO3−, CO3 2−).
Vrste soli
- Binarne soli — sestavljene iz kovinskega kationa in enostavnega aniona (npr. NaCl, KBr).
- Oksosoli — vsebujejo oksigene anione (npr. Na2SO4, CaCO3).
- Kisikove kisline in njihove soli — npr. nitrati, sulfati, fosfati.
- Acidne (polne) soli — nastanejo pri delni nevtralizaciji večprotonskih kislin (npr. NaHCO3).
- Duplexne in dvojne soli — vsebujejo dva različna kationa ali aniona v istem kristalu (npr. KAl(SO4)2 · 12H2O, tzv. alun).
- Kompleksne soli — vsebujejo koordinacijske komplekse (npr. [Fe(CN)6]4− soli).
Osnovne fizikalne in kemijske lastnosti
- Tališče in vrelišče: večina ionskih soli ima visoka tališča zaradi močnih ionskih vezi; nekateri poliatomski ali organski soli lahko talijo pri nižjih temperaturah.
- Topnost v vodi: različno — nekateri (npr. NaCl, KNO3) so dobro topni, drugi (npr. CaCO3, BaSO4) skoraj netopni. Topnost je odvisna od energije kristalne mreže in hidratacijske energije ionov.
- Vodik in prevodnost: trdne ionske soli ne prevajajo električnega toka, ker naboji niso prosti; raztopljene ali utekočinjene soli pa prevajajo, saj so ioni gibljivi. Mešanice soli v vodi imenujemo elektroliti. Električna energija lahko prehaja skozi elektrolite in raztopljene soli.
- Barva: barvo kristalov pogosto določajo prehodi kovinskih ionov (npr. soli prehodnih kovin so obarvane).
- Krhkost: ionske kristalne rešetke so običajno krhke — ob udarcu se sloji nabojno poravnajo in povzroči razpadem mreže.
- Higroskopičnost in deliquescenca: nekatere soli vežejo vlago iz zraka ali celo absorbirajo toliko vode, da se raztopijo (deliquescentne).
Disociacija, pH in kemična obnašanja
Sol lahko razložimo tudi kot ionsko spojino, ki disociira in tvori pozitivni ion, ki ni vodikov ion, in negativni ion, ki ni hidroksilni ion. V vodi se soli razkrajajo na svoje ione; narava ionov lahko vpliva na pH raztopine: soli močne kisline in močne baze običajno ne spreminjajo pH (nevtralne), soli šibkih kislin ali baz pa lahko naredijo raztopino kislo ali bazično (hidroliza ionov).
Topnost in taljenje ledu
Soli lahko topijo led, ker znižujejo temperaturo, ki je potrebna za zmrzovanje tekočine. To je primer koligativne lastnosti raztopine — prisotnost raztopljenih delcev zmanjša temperaturo zmrzovanja. Zato se včasih pozimi ulice posujejo s soljo, če je temperatura le malo pod lediščem. Učinek je odvisen od stopnje disociacije (npr. NaCl razpade na dva iona, zato ima močnejši vpliv kot spojina, ki ne disociira ali disociira manj).
Nastanek in analitična uporaba
- Sol nastane z nevtralizacijo kisline z bazo (HCl + NaOH → NaCl + H2O), z reakcijo kovine s halogeni ali z izmenjavo ionov v raztopini (precipitacija).
- V kemijskih analizah se soli uporabljajo za opazovanje precipitacij (identifikacija ionalnih sestavin) in kot standardne snovi pri titracijah.
Uporaba soli
- Prehrana: kuhinjska sol (NaCl) kot vir natrija in klora.
- Industrija: proizvodnja klora in natrijevega hidroksida, stekla, keramike, barvil, gnojil (npr. NH4NO3, KCl), detergentov.
- Tehnologija in laboratorij: reagenti, sušenje (soli, ki vežejo vodo), elektroliti v baterijah in elektroplating.
- V zimskem času: raztaljevanje snega in ledu (NaCl, CaCl2, MgCl2).
- Okrasne in gradbene uporabe: apnenec (CaCO3) v gradbeništvu; aluni in drugi kristali za posebne namene.
Poimenovanje in formule
Soli običajno poimenujemo tako, da najprej navedemo kation, nato anion (npr. natrijev klorid za NaCl). Pri večnabojnih ionih ali kompleksih so v imenu navedene stopnje oksidacije ali poliatomski anioni (npr. kalcijev karbonat za CaCO3). IUPAC daje sistematična pravila za poimenovanje kompleksnih in poliatomskih soli.
Varnost in okoljski vidiki
Prekomerno raznašanje soli (npr. za taljenje ledu) lahko vodi do onesnaženja tal in vode, škoduje rastlinstvu in koroziji infrastrukture. Nekatere industrijske soli in njihove spojine so korozivne ali strupene, zato je treba ravnati previdno in upoštevati varnostne listine (SDS).
Za dodatne informacije o električni prevodnosti raztopin in lastnostih elektrolitov si oglejte zgoraj omenjeno gradivo; soli predstavljajo široko in pomembno skupino spojin v kemičnih, bioloških in industrijskih procesih.
Solni kristal
Zgodovina
Ker veliko mikrobov ne more živeti v soli, so jo za konzerviranje hrane uporabljali že v najstarejših časih. Uporaba soli kot sredstva za konzerviranje hrane je omogočila shranjevanje velikih količin hrane, pošiljanje na dolge razdalje in uživanje skozi vse leto. To je pripomoglo k rasti prebivalstva, razvoju mest in prehrani vojakov v vojnah. Sol so v Egiptu verjetno uporabljali že 4000 let pred našim štetjem. V starih časih je bila sol dragocenejša kot zdaj, saj jo je bilo marsikje težko dobiti, poleg tega pa je bilo z njo mogoče živilom dati okus in jih tudi podaljšati obstojnost. Z njo je bilo mogoče hrano hraniti tudi po sezoni in jo vzeti s seboj na daljša potovanja.
Ljudje so sol pogosto zamenjali za druge stvari. Na Kitajskem, v Turčiji, na Bližnjem vzhodu in v Afriki je imela veliko vrednost. V Sredozemlju, vključno s starim Rimom, so sol uporabljali celo za denar. Beseda plača izvira iz latinske besede za sol, saj so ljudi plačevali v soli. Ko so se ljudje naučili pridobivati sol iz oceana, je postala sol cenejša. Feničani so bili med prvimi, ki so ugotovili, kako to narediti, in sicer tako, da so morsko vodo izlili na suho kopno. Ko se je posušila, so zbirali sol in jo prodajali.
Sol se je uporabljala tudi v vojni, saj je bilo mesto kaznovano z uničenjem pridelka. To se imenuje "soljenje zemlje". Asirci naj bi bili med prvimi, ki so to storili svojim sosedom.
Pogledi
Barva
Soli so različnih barv, kot so: rumena (natrijev kromat), oranžna (kalijev dikromat), rdeča (živosrebrov sulfid), vijolična (kobaltov klorid heksahidrat), modra (bakrov sulfat pentahidrat, železov heksacianoferat), zelena (nikljev oksid), brezbarvna (magnezijev sulfat), bela (titanov dioksid) in črna (manganov dioksid). Večina mineralov in anorganskih pigmentov ter številna sintetična organska barvila so soli.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je sol?
O: Sol je vsaka nevtralna kemična spojina, ki jo sestavljajo kationi (pozitivni ioni) in anioni (negativni ioni).
V: Katera je glavna vrsta soli?
O: Glavna vrsta soli je natrijev klorid s kemijsko formulo NaCl.
V: Kako nastane natrijev klorid?
O: Natrijev klorid nastane, ko v natrijev hidroksid dodamo klorovodikovo kislino. Reakcija za ta proces je HCl+NaOH2 in nastane NaCl+H20+toplota.
V: Kako se imenujejo mešanice soli v vodi?
O: Mešanice soli v vodi imenujemo elektroliti.
V: Ali lahko elektrika prehaja skozi elektrolite?
O: Da, elektrika lahko prehaja skozi elektrolite in tudi skozi staljene soli.
V: Kako soli znižajo temperaturo, ki je potrebna, da tekočina zamrzne?
O: Soli lahko stopijo led, ker znižajo temperaturo, ki je potrebna, da tekočina zamrzne. Zaradi tega pozimi včasih s soljo posujemo ulice, če je temperatura le malo pod lediščem.
V: Kako drugače lahko razložimo sol?
O: Sol lahko razložimo tudi kot ionsko spojino, ki disociira in tvori pozitivni ion, ki ni vodikov ion, in negativni ion, ki ni hidroksilni ion.
