Вместо катиона металла в составе соли может быть катион аммония NH4+; в качестве примера приведём распространённую соль — хлорид аммония NH4C1 (старое её название — нашатырь), который используют для пайки. Катион аммония NH4 получается, когда газ аммиак растворяется в воде (а растворяется он в ней ещё лучше, чем хлороводород: 1 л воды способен поглотить 700 л аммиака при 20 °С и 1200 л при 0 °С!): NH3 + Н2О = NH4+ ОН-. Аммиак можно вытеснить из солей аммония сильной щёлочью: NH4C1 + NaOH = NaCl + NH3 + H2О. Эта реакция напоминает вытеснение углекислого газа из солей угольной кислоты (карбонатов). Здесь тоже можно записать образование промежуточного неустойчивого основания — гидроксида аммония NH4OH, который легко распадается на аммиак и воду.
До сих пор мы записывали формулы так называемых средних солей: они образуются, когда щёлочь и кислота полностью «гасят» друг друга.
Но такие реакции могут идти не до конца. Например, если взять серную кислоту и гидроксид натрия в мольном соотношении 1 : 2, то пройдёт реакция H2SО4 + 2NaOH = Na2SО4 + 2Н2О.
Но если щёлочи взять вдвое меньше, то реакция пойдёт иначе: один из «кислых» атомов водорода в серной кислоте останется непрореагировавшим, и получится соль, которая так и называется — кислой: H2SО4 + NaOH = NaHSО4 + Н2О. Понятно, что кислые соли могут давать только многоосновные кислоты.
Например, фосфорная кислота может образовать три типа солей: средние (трёхзамещённые) фосфаты (Na3PО4), кислые (двухзамещённые) гидрофосфаты (Na2HPО4) и кислые (однозамещённые) дигидрофосфаты (NaH2PО4). Итак, круг замкнулся.
Мы написали разнообразные реакции с участием металлов, неметаллов, их оксидов, гидроксидов, кислот и солей и воды. Видно, что между этими основными классами неорганических соединений существует чёткая генетическая взаимосвязь («генетическая» означает, какое вещество из какого получается и какое «рождает»).
Все четыре основных класса неорганических соединений и металлы (простые вещества) оказались взаимно связанными.
Упрощённо возможные реакции между ними, а также с участием металлов можно изобразить приведённой схемой; стрелки, направленные навстречу друг другу, показывают, что эти классы соединений могут реагировать между собой. Запишем для тренировки ещё несколько реакций с участием всех основных классов неорганических соединений: кислот, оснований, щелочей и солей, а также металла.
Возьмём барий.
Это двухвалентный металл.
В атмосфере кислорода он легко воспламеняется с образованием оксида: 2Ва + О2 = 2ВаО.
Оксид бария реагирует с водой с образованием гидроксида: ВаО + Н2О = Ва(ОН)2. Эта реакция, как и гашение извести (СаО + Н2О), идёт с выделением большого количества теплоты.
Гидроксид бария хорошо растворим в воде и образует довольно сильную щёлочь.
Её легко «погасить» кислотой, например соляной: Ва(ОН)2 + 2НС1 = ВаС12 + 2Н2О.
Мы получили соль и воду.
Ту же соль можно получить, растворив барий в разбавленной соляной кислоте (кислоту нужно разбавить, чтобы реакция шла не очень бурно, так как барий — металл довольно активный): Ва + 2НС1 = ВаС12 + Н2. Оксид бария может прореагировать с кислотным оксидом, например с SO3: ВаО + SО3 = BaSО4.
В заключение следует отметить, что нарисованная схема действительно только схема, потому что реально могут идти не все реакции.
На самом деле далеко не все металлы растворяются в серной кислоте, а их реакция с азотной кислотой HNО3 идёт иначе — как правило, без выделения водорода.
Не все основные оксиды реагируют с кислотными.
Кислотный оксид SiО2 и основный оксид FeO с водой не реагируют.
Из неметалла иода нельзя непосредственно получить кислотный оксид, так как йод с кислородом не реагирует и т. д. Происходит это потому, что реальная химия богаче всех схем и, следовательно, в ней много неожиданностей.
Причём не только для изучающих эту науку в школе или в вузе, но и для химиков-исследователей, которые ищут новые способы получения известных веществ или получают новые вещества с нужными свойствами.