盐

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。 化学 场景下的盐指的是一类金属离子或 铵根 (NH₄+)与酸根离子结合的化合物,如 硫酸钾 、 碳酸氢钠 、 乙酸钠 等。盐通常是 复分解反应 的生成物,如 硫酸 与 氢氧化钠 生成 硫酸钠 和水,也可以通过置换反应等生成。 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 乙酰 [xiān] 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 和 碳酸钙 为白色粉末等。盐的颜色可以是纯洁透明的(如氯化钠)、不透明的或者是带有金属光泽的(如 黄铁矿 )。大多数情况下盐表面的透明或不透明只和构成该盐的单晶体有关。当光线照射到盐上时,就会被晶界(晶体之间的边界)反射回来,大的晶体就会呈现出透明状,多晶体聚集在一起则会看起来更像白色粉末一样。 少数盐有特殊的颜色,如 高锰酸钾 为紫黑色, 五水硫酸铜溶液 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 和 硝酸盐 都易溶于水。除了硫酸钡、 硫酸钙 及 硫酸铅 外,大部分的 硫酸根 的盐类也都可以溶于水。不过若离子之间的键结很强,产生高度稳定的固体,在水中也就不易溶解,例如大部分的 碳酸根 就不溶于水,例如 碳酸铅 及 碳酸钡 等。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MgSO 4 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H 2 O 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:NH 4 Cl 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:NaCO 3 中,CO 3 2- 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)

正盐是盐类的一种,既不含能 电离 的氢离子,又不含 氢氧根 ;它指的是酸中能 电离 的氢全部被金属根或电正性根取代而成的盐,如 碳酸钠 、 硫酸锌 等,也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 时 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 钒

(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 及 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—N 2 + 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 氮 的盐 R 4 N + 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 钾

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 氢

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金属和新盐,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 与 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 和 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 及 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 NaCl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 、 盐酸 的原料,医学上可用于 生理盐水 的制备。零售市场中常见的食用盐包装规格多为单袋500克。

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