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鹽(英文:Salt)是化合物中的一類物質(zhì)。日常生活中常說的鹽,一般單指食鹽,而食鹽其實是一種鹽類物質(zhì)。化學(xué)場景下的鹽指的是一類金屬離子或銨根離子(NH?+)與酸根離子結(jié)合的化合物,如硫酸鉀碳酸氫鈉乙酸鈉等。鹽通常是復(fù)分解反應(yīng)的生成物,如硫酸與氫氧化鈉生成硫酸鈉和水,也可以通過置換反應(yīng)等生成。大多數(shù)鹽呈現(xiàn)出晶體或粉末狀,在溶液中可發(fā)生水解

鹽類物質(zhì)廣泛應(yīng)用于生活中的各個領(lǐng)域,例如作為建筑材料的碳酸鈉,作為藥物的乙酰[xiān]水楊酸鈉,作為調(diào)味品的食鹽與谷氨酸鈉等。

自然界中的鹽的形成

鹽在自然界中分布很廣,除了海水里含有大量鈉鹽外,鹽湖、鹽井和鹽礦也是鹽類的來源。

鹽的生成與自然氣候變化等因素有密切關(guān)系,以定邊鹽湖為例,定邊鹽湖的主要鹽源基礎(chǔ)為含鹽量高的碎屑巖,其中和地表所含易溶鹽分通過地下徑流和地表徑流的溶解與運移,匯集于湖盆洼地,鹽分久經(jīng)積累,形成鹽湖,而因其排泄不暢,鹽分通過毛細(xì)管作用而積累,導(dǎo)致土壤鹽漬化,使地表大量積鹽,形成白霜狀鹽結(jié)皮,成了不同類型的鹽堿土。

基本性質(zhì)

物理性質(zhì)

外觀

常溫下大多數(shù)鹽都是晶體或粉末,如碳酸鈉和氯化鈉為白色晶體、碳酸氫鈉碳酸鈣為白色粉末等。鹽的顏色可以是純潔透明的(如氯化鈉)、不透明的或者是帶有金屬光澤的(如黃鐵礦)。大多數(shù)情況下鹽表面的透明或不透明只和構(gòu)成該鹽的單晶體有關(guān)。當(dāng)光線照射到鹽上時,就會被晶界(晶體之間的邊界)反射回來,大的晶體就會呈現(xiàn)出透明狀,多晶體聚集在一起則會看起來更像白色粉末一樣。少數(shù)鹽有特殊的顏色,如高錳酸鉀為紫黑色,硫酸銅晶體為美麗的藍(lán)色。

水溶性

很多鹽易溶于水,通常情況下,鉀鹽(含有鉀元素的鹽,下同)、鈉鹽銨鹽硝酸鹽都易溶于水。除了硫酸鋇、硫酸鈣及硫酸鉛外,大部份的硫酸鹽離子的鹽類也都可以溶于水。不過若離子之間的鍵結(jié)很強,產(chǎn)生高度穩(wěn)定的固體,在水中也就不易溶解,例如大部份的碳酸鹽就不溶于水,例如碳酸鉛及碳酸鋇等。大多數(shù)鹽的水溶性比較好,可以根據(jù)需要配制不同濃度的溶液。

電導(dǎo)率

鹽在水溶液里可電離出陰離子與陽離子,因而可溶于水及部分熔融狀態(tài)下的鹽具有導(dǎo)電性。由于水溶液中溶解的絕大多數(shù)鹽分為強電解質(zhì),它們在水中能電離成離子形式,各種離子對電導(dǎo)都有貢獻(xiàn),因而鹽的濃度與導(dǎo)電能力之間存在正相關(guān)關(guān)系,即鹽濃度越高,電導(dǎo)率越高。

熔點

大部分鹽熔點較高,如大部分碳酸鹽、磷酸鹽等:純碳酸鈉熔點為854℃,純磷酸鈉熔點為625℃。其熔融狀態(tài)可作為相變儲熱材料使用,此外還有部分鹽熔點較低,如氯化鈦熔點為-23℃。

味感

一提到鹽的味感,馬上就會聯(lián)系到含鹽的咸味。但各種鹽并不是都具有像食鹽那樣的咸味,一些堿金屬鹽都呈苦味。一般來說,鹽的陽離子和陰離子的原子量越大,越有增加苦味的傾向。堿土金屬的鹽,如MgSO4等也為苦味物質(zhì)。此外,一些氨基酸鹽也是常用的鮮味物質(zhì),如常見的味精,其結(jié)構(gòu)便是谷氨酸鈉。也有部分的鹽呈現(xiàn)出甜味,可作為甜味劑使用,如環(huán)己基氨基磺酸的鈣鹽等。

化學(xué)性質(zhì)

鹽的性質(zhì)一般比相應(yīng)的酸和堿穩(wěn)定。所以,鹽易于從混合物中分離提純,也更便于儲存、運輸和計量。

水解反應(yīng)

鹽在溶液中會電離出陽離子與酸根離子,并可能發(fā)生水解反應(yīng)。水解反應(yīng)決定鹽溶液的酸堿度。鹽的水解指的是鹽解離產(chǎn)生的離子與水作用,使水的解離平衡發(fā)生移動從而影響溶液的酸堿性的作用。按照生成鹽的酸和堿的強弱可以將鹽分類,如強酸與強堿反應(yīng)生成的則為強酸強堿鹽,以此類推還有強酸弱堿鹽弱酸強堿鹽、弱酸弱堿鹽。鹽溶液的酸度、堿度和中性取決于構(gòu)成鹽的陽離子和陰離子的相對強度。

以下以弱酸強堿鹽舉例。

由弱酸與強堿作用生成的鹽稱為弱酸強堿鹽。

以NaAc的水解舉例,NaAc在水中全部解離:

溶液中的H2O解離成氫離子與氫氧根,鈉離子與氫氧根離子可結(jié)合生成氫氧化鈉。作為強堿,強電解質(zhì)的NaOH會在溶液里完全解離,但解離出的氫離子可以結(jié)合成弱電解質(zhì)HAc:

因此溶液中H+濃度減少,于是使水溶劑的解離平衡向右移動:

如此一來,氫離子跟氫氧根離子都增加的情況下,部分氫離子與結(jié)合成弱電解質(zhì)HAc,此時溶液中氫氧根離子變多。

以上式子相加可得NaAc的水解反應(yīng)式:

水解的結(jié)果使得溶液中,因此NaAc溶液呈堿性。而與之相反的強酸弱堿鹽則呈酸性,如:NH4Cl 氯化銨

分類及命名

常見鹽命名方式

常見的鹽基本由兩部分組成,陰離子酸根離子部分,與陽離子即金屬離子或電正價離子部分組成,在一般命名中會將電負(fù)性較強的部分即酸根離子放在命名前面,而電正性較強的部分即金屬陽離子或電正價離子部分放命名后面,即陰離子在前,陽離子在后,如:NaCO3中,CO32-電負(fù)性較強,Na+電正性較強,因而命名則為碳酸鈉。依據(jù)組成鹽的陽離子種類,可以把鹽分成鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽等;依據(jù)組成鹽的酸根部分種類也可以把鹽分成鹽酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽、羧酸鹽等,其中酸根部分為鹽酸、硫酸等無機化合物酸酸根的鹽為無機鹽,酸根部分為有機酸根的鹽為有機鹽。

無機鹽

(Ⅰ)中性鹽(正鹽)

中性鹽指的是酸中能電離的氫全部被金屬根電正性根取代而成的鹽,如碳酸鈉硫酸鋅等。正鹽是酸跟堿完全中和的產(chǎn)物。電化價有不止一種價數(shù)的,規(guī)定以亞、正、高等詞頭標(biāo)明。正字通常均予略去。以下為舉例說明:

通常僅有兩種變價者: 碳酸亞銅 硫酸高鉛

通常不止兩種變價者: 硫酸三價錳 或 硫酸錳(Ⅲ)

(Ⅱ)酸式鹽和堿式鹽

酸式鹽指的是電離時生成的陽離子除金屬離子或電正價離子外還有氫離子的鹽,如碳酸氫鈉等;堿式鹽則相反,指的是電離陰離子除酸根離子外還有氫氧根的鹽,如碘酸羥銅等。酸式鹽中的氫用“氫”字表示,羥基鹽中的氫基用“羥”字表示。氧基鹽中的氧用“氧化”表示。具有不同的氧化數(shù)的金屬元素,在金屬的名稱后面用羅馬數(shù)字標(biāo)明其氧化數(shù)。

以下舉例說明:

酸式鹽: 碳酸二氫鈉 碳酸氫二鈉

堿式鹽:

(1)氧基鹽: 硝酸氧鉍 硫酸氧氣

(2)羥基鹽 碘酸羥銅 硫酸二羥二釩(Ⅳ)

復(fù)雜的酸式鹽或堿式鹽還可以視作分子化合物來命名,中間用化學(xué)介詞“合”連綴命名。但當(dāng)確認(rèn)其結(jié)構(gòu)屬于配位化合物時則應(yīng)按配位化合物來命名。

(Ⅲ)混鹽和復(fù)鹽

混鹽是指一種金屬離子與多種酸根離子所構(gòu)成的鹽,如碳酸鈉鉀。而由兩種或兩種以上的簡單鹽類組成的同晶型化合物則為復(fù)鹽,如六水合氯化鎂氯化鉀。在電負(fù)性組分同時存在的情況下,名稱中電負(fù)性較強者放前面;在電正性組分同時存在時,名稱中將電正性較弱者放前面。視作分子化合物來命名的混鹽和復(fù)鹽,名稱中將分子量較小者放前面。以下舉例:

混鹽: 氯化次氯酸鈣 碳酸鈉鉀

復(fù)鹽: 六水合氯化鎂氯化鉀

(Ⅳ)同多酸鹽

有兩個或兩個以上同種簡單含氧酸分子縮水而成的算叫做同多酸,重酸亦屬于同多酸之列,其鹽則為同多酸鹽。同多酸鹽可以有兩種命名方法:(1)同多酸部分為由r分子正某酸HmXOn縮去q分子水的,按照同多酸的名稱,成為“q縮r某酸幾某”。(2)將同多酸鹽解析成為酸酐和堿酐的比例來命名。

以下舉例說明:

(Ⅴ)雜多酸鹽

有兩個或兩個以上同種簡單含氧酸分子縮水而成的酸則為雜多酸,其鹽則為雜多酸鹽。雜多酸鹽也有以下兩種命名方式:(1)解析成為水、成酸金屬的氧化物非金屬元素酸的鹽或兩性金屬元素酸的鹽。(2)解析成為水、成酸金屬的氧化物,非金屬或兩性金屬的氧化物及成堿金屬元素的氧化物。以下舉例說明:

有機鹽

重氮正離子化合物

有通用結(jié)構(gòu) R—N2+X? 的化合物命名時,采用母體氫化物 RH 加上后綴“重氮鹽(正離子)”,再以陰離子“X?”名為前綴而組成。

例如: 氯化乙烷重氮鹽

胺鹽和亞胺鹽

對四價的鹽 R4N+X? (R之一為胺或亞胺的母體氫化物,其余為氫或其他取代基),寫出其正離子的名稱,將負(fù)離子的名稱加連綴字“化”置于之前。

例如: 氯化甲()

由醇、酚及其類似物衍生而來的鹽

由醇、酚和它們的硫?qū)兕愃莆锸チ驅(qū)僭由系臍湓樱ㄒ詺湔x子的形式)而產(chǎn)生的陰離子通過將其名稱最后的“醇”或“酚”改為“醇鹽”或“酚鹽”來命名。

例如:甲醇鈉或甲氧(化)鈉

有機酸根的鹽

有機酸的中性鹽的命名,采用酸名后加正離子字樣。

例如: 庚酸

多元有機酸的酸性鹽的命名和中性鹽命名方法一致,在負(fù)離子(酸根離子)和正離子之間插入“氫”(或二氫等,視情況而定)表示余下的氫原子。

例如: 庚二酸

制備方法

置換反應(yīng)

鎂、鋁、鋅、鐵等活動性較強的金屬能與硫酸鹽酸發(fā)生置換反應(yīng),放出氫氣,同時生成鹽,如:

金屬與比其更不活潑的金屬鹽也可發(fā)生置換反應(yīng)生成新鹽,如:

復(fù)分解反應(yīng)

反應(yīng)由兩種化合物相互交換成分生成另外兩種化合物的反應(yīng)叫做復(fù)分解反應(yīng),復(fù)分解反應(yīng)是生成鹽的一大重要反應(yīng)。發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)的條件有兩個:(1)兩種組分必須是可溶的;(2)反應(yīng)須生成難溶物(沉淀)或難電離物質(zhì)(弱電解質(zhì))、氣體或水。

最常見的復(fù)分解反應(yīng)莫過于中和反應(yīng),即酸與堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成鹽和水。例如:鹽酸氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉的反應(yīng)舉例:

此外還有以下幾種可生成鹽的復(fù)分解反應(yīng)

鹽與鹽反應(yīng)生成新鹽,如:

鹽與堿反應(yīng)產(chǎn)生新鹽,如:

其他反應(yīng)

堿與氧化物發(fā)生反應(yīng)可生成鹽,如:

酸與金屬氧化物發(fā)生反應(yīng)生成鹽,如:

應(yīng)用

化學(xué)肥料

人類最初使用的肥料是人畜糞便和植物莖、葉等漚制的天然有機肥,后來才發(fā)展到用化學(xué)方法制取化學(xué)肥料,簡稱化肥。常用化肥有氮肥、磷肥、鉀肥,此外還有含氮、磷、鉀中的兩種或三種要素的復(fù)合化肥。常見的化肥有重過磷酸鈣磷酸氫二銨等。氮、磷、鉀三種化肥對農(nóng)作物的作用是明顯的,分別對農(nóng)作物的莖、葉、果有特定效用。化肥產(chǎn)業(yè)為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)提供強有力的保證,使耕地面積僅占世界7%的中國能供養(yǎng)占世界1/5的人口。

藥物改良

活性藥物成分(API)的特殊鹽類通常是為了達(dá)到理想的配方特性而形成的。成鹽方法已被廣泛用于增加溶解度,從而增加藥物的溶解速率。與此同時,形成獨特的鹽型還可以解決其他物理化學(xué)和生物問題,例如穩(wěn)定性、毒性、吸收不良和與制造工藝有關(guān)的問題。作為鹽類化合物的鹽基部分不僅可以通過溶解度、生物利用度影響到化合物進入體內(nèi),最終影響化合物的藥效或者毒性,還能夠引起化合物藥學(xué)性質(zhì)的改變。在美國排名前200位的處方藥中,有一半是藥用鹽。許多藥物都做成水溶性好的鹽,利于人體吸收。例如,阿司匹林其化學(xué)成分是難溶于水的乙酰水楊酸。將阿司匹林與氫氧化鈉中和,可制得易溶于水的鹽——乙酰水楊酸鈉,它能更好地被人體吸收。

食品添加劑

作為目前應(yīng)用最廣泛的食品添加劑,磷酸鹽在食品生產(chǎn)中的多個領(lǐng)域均有應(yīng)用。在食品品質(zhì)改良中可以起到許多作用,如對肉制品的保水性、凝膠強度及成品率有良好的提高作用;可以制作新型膨松劑等。常見的作為食品添加劑的磷酸鹽有焦磷酸鈉三聚磷酸鈉六偏磷酸鈉等。同樣可作為防腐劑使用的鹽類食品添加劑還有許多,如苯甲酸及其鈉鹽山梨酸及其鉀鹽、丙酸鹽、硝酸鹽亞硝酸鹽等。

熔鹽儲熱材料

熔鹽是無機鹽在高溫下熔化形成的鹽的熔融物,常見的熔鹽種類包括硝酸鹽、化鹽、氯化鹽、碳酸鹽、硫酸鹽和混合熔鹽等。

熔鹽具有蒸汽壓力較低、儲熱密度高、成本低、環(huán)境友好等特性,是高效的大規(guī)模傳熱儲熱工質(zhì)。因而其既能應(yīng)用于工業(yè)中產(chǎn)生的余熱儲存再利用,達(dá)到提高能源利用效率和節(jié)能減排的目的;另外還可應(yīng)用于聚光太陽能熱發(fā)電廠,由于太陽能資源隨著晝夜交替和多變天氣而時刻波動,輔助熔鹽蓄熱系統(tǒng)可實現(xiàn)發(fā)電機組晝夜運行,從而提高整個電站的運行穩(wěn)定性。

危害

高鹽廢水

高鹽廢水是指含有機化合物和至少總?cè)芙夤腆w(TDS)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于3.5%的廢水,這類廢水中含有大量可溶性的無機鹽。高鹽廢水主要來源:①海水淡化;②化工生產(chǎn),化學(xué)反應(yīng)不完全或副產(chǎn)物,主要來自于染料、農(nóng)業(yè)等化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程;③廢水處理,在處理過程中水處理劑或酸、堿的加入帶來的礦化。

鹽堿侵蝕

在世界干旱、半干旱區(qū)鹽堿和濱海鹽土分布十分廣泛,在大量工程建設(shè)中常遇施工材料和工程設(shè)施鹽堿侵蝕和危害。其中混凝土構(gòu)筑物的鹽蝕危害,在全世界較為普遍。甚至冬季撒鹽化冰,由于氯鹽進入混凝土中,成為鋼筋銹蝕“元兇”,也引起道路、橋梁破壞。

除了破壞工程建設(shè)以外,鹽堿土壤也是制約植物生長發(fā)育的主要非生物脅迫因子,會對植物產(chǎn)生諸多不利影響,包括滲透脅迫、離子毒害、氧化脅迫等,堿性鹽獨具的高pH還會對植物細(xì)胞造成更嚴(yán)重的傷害。

生活中常見鹽

食鹽

生活中最常見的鹽莫過于食鹽,NaCl,是最常用的咸味劑,是食品加工中必不可少的添加成分。適量食鹽攝入是維持人體生命活動所必需。食鹽主要來源為蒸發(fā)海水析出雜質(zhì)較多的氯化鈉晶體,經(jīng)過再加工方可成為我們?nèi)粘N房里的精鹽。

除了作為調(diào)味劑使用,在工業(yè)上氯化鈉被用作制備氯氣鹽酸的原料,醫(yī)學(xué)上可用于生理鹽水的制備。零售市場中常見的食用鹽包裝規(guī)格多為單袋500克。

純堿

碳酸鈉,俗名純堿、蘇打。在工業(yè)上,碳酸鈉廣泛用于玻璃、造紙、紡織和洗滌劑的生產(chǎn)等。制備純堿的著名侯氏制堿法的基本原理為在氯化鈉飽和水溶液中首先通入氨氣構(gòu)成飽和氨鹽水溶液后,通入二氧化碳氣體形成溶解度較小的白色碳酸氫鈉沉淀和氯化銨溶液。其反應(yīng)方程式如下:

然后把制得的碳酸氫鈉經(jīng)過濾、洗滌,再進行加熱制得碳酸鈉(純堿):

山梨酸鉀

山梨酸鉀是一種常見的有機鹽食品防腐劑,山梨酸鉀具有毒性低、防霉效果好、不改變食品原有性質(zhì)、使用方便、應(yīng)用范圍廣等特點,因而被聯(lián)合國糧農(nóng)組織推薦為安全、高效的食品防腐劑。同樣可以作為有機鹽食品防腐劑的還有苯甲酸鈉等物質(zhì)。

參考資料 >

生活家百科家居網(wǎng)