Matematika pro každého
Sůl je sloučenina složená z kationtu (nejčastěji kovu) a aniontu kyseliny, tedy toho, co z kyseliny zbude, když odevzdá vodíky. Název soli má dvě slova: podstatné jméno říká, z jaké kyseliny aniont pochází (síran, dusičnan, chlorid), a přídavné jméno říká, který prvek je kationt a jaké má oxidační číslo (sodný I, vápenatý II, hlinitý III). Síran sodný se skládá z kationtů `\ce{Na+}` a aniontu `\ce{SO4^2-}`, a protože se náboje musí vyrovnat, má vzorec `\ce{Na2SO4}`:
`\begin{gathered} \ce{Na2SO4} \;=\; 2\,\ce{Na+} \;+\; \ce{SO4^2-} \\[4pt] 2\cdot(+1)+(-2)=0 \end{gathered}`
V názvu je aniont první a kationt druhý, ve vzorci je to naopak. Celé názvosloví solí stojí na dvou věcech, které už znáte z kyselin a oxidů: jak se koncovka kyseliny změní v koncovku aniontu a jaký náboj aniont nese.
Náboj aniontu se nemusí učit zpaměti. Je to počet vodíků, které kyselina odevzdala: kyselina sírová `\ce{H2SO4}` má dva vodíky, síranový aniont `\ce{SO4^2-}` má proto náboj −2. Kyselina dusičná `\ce{HNO3}` má jeden vodík, dusičnan `\ce{NO3-}` má náboj −1.
Koncovky solí: z kyseliny na aniont
Podstatné jméno soli vznikne z přídavného jména kyseliny výměnou koncovky. Oxidační číslo centrálního atomu se přitom nemění, kyselina sírová i síran mají síru VI. Tabulka platí pro všechny soli kyslíkatých kyselin, první řádek pro soli kyselin bezkyslíkatých:
| Kyselina | Sůl | Ox. číslo | Příklad |
|---|---|---|---|
| -vodíková | -id | - | kyselina chlorovodíková `\ce{HCl}` chlorid `\ce{Cl^-}` |
| -ná | -nan | I | kyselina chlorná `\ce{HClO}` chlornan `\ce{ClO^-}` |
| -itá | -itan | III | kyselina dusitá `\ce{HNO2}` dusitan `\ce{NO2^-}` |
| -ičitá | -ičitan | IV | kyselina uhličitá `\ce{H2CO3}` uhličitan `\ce{CO3^2-}` |
| -ičná | -ičnan | V | kyselina dusičná `\ce{HNO3}` dusičnan `\ce{NO3^-}` |
| -ečná | -ečnan | V | kyselina fosforečná `\ce{H3PO4}` fosforečnan `\ce{PO4^3-}` |
| -ová | -an | VI | kyselina sírová `\ce{H2SO4}` síran `\ce{SO4^2-}` |
| -istá | -istan | VII | kyselina manganistá `\ce{HMnO4}` manganistan `\ce{MnO4^-}` |
Pomůcka: z -ná se stane -nan, z -itá -itan, z -ičitá -ičitan, a tak dál, jen kyseliny na -ová dávají krátké -an (sírová, síran; chromová, chroman). Dejte pozor na tři podobná slova: sulfid `\ce{S^2-}` je ze sirovodíkové kyseliny a kyslík nemá, siřičitan `\ce{SO3^2-}` je z kyseliny siřičité (síra IV) a síran `\ce{SO4^2-}` z kyseliny sírové (síra VI).
Soli bezkyslíkatých kyselin: chloridy, sulfidy, kyanidy
Soli kyseliny chlorovodíkové, bromovodíkové, jodovodíkové, fluorovodíkové a sirovodíkové jsou dvouprvkové sloučeniny a jejich podstatné jméno končí na -id: chlorid, bromid, jodid, fluorid, sulfid. Halogenidový aniont má náboj −1 (kyselina má jeden vodík), sulfidový −2 (kyselina `\ce{H2S}` má dva). Totéž platí pro kyanid `\ce{CN-}` z kyseliny kyanovodíkové, i když je dvouatomový.
Příklad 1: vzorec sulfidu hlinitého
- Sulfid je aniont kyseliny sirovodíkové `\ce{H2S}`, je to tedy aniont `\ce{S^2-}` s nábojem −2.
- Koncovka -itý znamená oxidační číslo III, kationt je `\ce{Al^3+}`.
- Nejmenší společný násobek nábojů 3 a 2 je 6. Šest kladných nábojů dají dva hliníky, šest záporných tři síry: `\ce{Al2S3}`.
Kontrola: `2\cdot(+3)+3\cdot(-2)=6-6=0`.
Příklad 2: název soli CrCl3
- Chlorid je aniont kyseliny chlorovodíkové `\ce{HCl}`, každý chlor nese náboj −1. Tři chlory dohromady −3.
- Jediný atom chromu to musí vyrovnat, má tedy oxidační číslo III a koncovku -itý.
- Název: chlorid chromitý.
Vzorec halogenidu z názvu sestaví kalkulačka halogenidy z názvu na vzorec, sulfidu nebo nitridu kalkulačka sulfidů.
Tabulka aniontů a jejich nábojů
Tohle jsou anionty, které se ve škole objevují nejčastěji. Vzorec aniontu je vzorec kyseliny bez vodíků a jeho náboj je vždy počet vodíků, které kyselina v posledním sloupci měla.
| Aniont | Vzorec | Z kyseliny |
|---|---|---|
| fluorid | `\ce{F^-}` | kyselina fluorovodíková `\ce{HF}` |
| chlorid | `\ce{Cl^-}` | kyselina chlorovodíková `\ce{HCl}` |
| bromid | `\ce{Br^-}` | kyselina bromovodíková `\ce{HBr}` |
| jodid | `\ce{I^-}` | kyselina jodovodíková `\ce{HI}` |
| sulfid | `\ce{S^2-}` | kyselina sirovodíková `\ce{H2S}` |
| kyanid | `\ce{CN^-}` | kyselina kyanovodíková `\ce{HCN}` |
| chlornan | `\ce{ClO^-}` | kyselina chlorná `\ce{HClO}` |
| chlorečnan | `\ce{ClO3^-}` | kyselina chlorečná `\ce{HClO3}` |
| chloristan | `\ce{ClO4^-}` | kyselina chloristá `\ce{HClO4}` |
| dusitan | `\ce{NO2^-}` | kyselina dusitá `\ce{HNO2}` |
| dusičnan | `\ce{NO3^-}` | kyselina dusičná `\ce{HNO3}` |
| uhličitan | `\ce{CO3^2-}` | kyselina uhličitá `\ce{H2CO3}` |
| siřičitan | `\ce{SO3^2-}` | kyselina siřičitá `\ce{H2SO3}` |
| síran | `\ce{SO4^2-}` | kyselina sírová `\ce{H2SO4}` |
| křemičitan | `\ce{SiO3^2-}` | kyselina křemičitá `\ce{H2SiO3}` |
| fosforečnan | `\ce{PO4^3-}` | kyselina fosforečná `\ce{H3PO4}` |
| chroman | `\ce{CrO4^2-}` | kyselina chromová `\ce{H2CrO4}` |
| dichroman | `\ce{Cr2O7^2-}` | kyselina dichromová `\ce{H2Cr2O7}` |
| manganistan | `\ce{MnO4^-}` | kyselina manganistá `\ce{HMnO4}` |
| manganan | `\ce{MnO4^2-}` | kyselina manganová `\ce{H2MnO4}` |
Manganistan a manganan mají stejný vzorec `\ce{MnO4}` a liší se jen nábojem: v manganistanu má mangan VII a náboj je −1, v mangananu VI a náboj −2. Proto je `\ce{KMnO4}` manganistan draselný a `\ce{K2MnO4}` manganan draselný. Anionty i s náboji si můžete samostatně procvičit v procvičování kationtů a aniontů.
Jak napsat vzorec soli z názvu (postup)
- Aniont. Z podstatného jména zjistíme kyselinu a z ní vzorec a náboj aniontu (dusičnan: kyselina dusičná `\ce{HNO3}`, aniont `\ce{NO3-}`).
- Kationt. Z přídavného jména prvek a z koncovky jeho náboj (hlinitý: `\ce{Al^3+}`).
- Křížové pravidlo. Číslo náboje kationtu napíšeme jako počet aniontů a číslo náboje aniontu jako počet kationtů. Když jdou obě čísla vykrátit, vykrátíme je.
- Závorka. Víceatomový aniont, který je ve vzorci víckrát, dáme do závorky a počet napíšeme za ni.
- Kontrola. Součet nábojů musí dát nulu.
Na obrázku je křížové pravidlo pro fosforečnan vápenatý: náboj vápníku 2 se stane počtem fosforečnanů, náboj fosforečnanu 3 počtem vápníků. Kladné a záporné náboje jsou pak stejně dlouhé, obojí dává 6: `\ce{Ca3(PO4)2}`.
Příklad 3: dusičnan hlinitý
Aniont `\ce{NO3-}` s nábojem −1, kationt `\ce{Al^3+}`. Křížem: jeden hliník a tři dusičnany. Dusičnan je víceatomový a je ve vzorci třikrát, proto závorka: `\ce{Al(NO3)3}`. Kontrola: `3+3\cdot(-1)=0`. Bez závorky by `\ce{AlNO33}` nedávalo smysl.
Příklad 4: síran vápenatý
Aniont `\ce{SO4^2-}`, kationt `\ce{Ca^2+}`. Křížem vyjde `\ce{Ca2(SO4)2}`, poměr 2 : 2 se ale vykrátí na 1 : 1, takže vzorec je `\ce{CaSO4}`. Stejně `\ce{CaCO3}` je uhličitan vápenatý, ne `\ce{Ca2(CO3)2}`. Sádrovec, který se pálí na sádru, je právě síran vápenatý (s vodou, viz níže).
Příklad 5: síran železitý
Aniont `\ce{SO4^2-}`, kationt `\ce{Fe^3+}` (koncovka -itý, III). Křížem dva železa a tři sírany, vykrátit nejde: `\ce{Fe2(SO4)3}`. Kontrola: `2\cdot(+3)+3\cdot(-2)=0`. Síran železnatý (Fe II) je naproti tomu `\ce{FeSO4}`.
Postup krok za krokem vám ukáže kalkulačka názvosloví solí z názvu na vzorec. Zkuste do ní zadat třeba fosforečnan vápenatý.
Jak určit název soli ze vzorce
- Rozdělte vzorec na kationt (první prvek) a aniont (zbytek, případně to, co je v závorce).
- Poznejte aniont podle tabulky výše a zapište podstatné jméno: `\ce{SO4}` je síran, `\ce{NO3}` dusičnan, `\ce{CO3}` uhličitan.
- Spočítejte náboj aniontů celkem: náboj jednoho aniontu krát jejich počet.
- Vydělte počtem kationtů. Výsledek je oxidační číslo kovu a z něj koncovka přídavného jména.
Příklad 6: CuSO4
Aniont `\ce{SO4}` je síran, náboj −2. Jeden atom mědi ho vyrovnává, má tedy II, koncovku -natý: síran měďnatý. Modrá skalice, kterou znáte z laboratoře, je jeho hydrát.
Příklad 7: Pb(NO3)2
Dva dusičnany po −1 dají −2, jeden atom olova má tedy II: dusičnan olovnatý.
Příklad 8: Na3PO4
Aniont `\ce{PO4}` je fosforečnan z kyseliny fosforečné `\ce{H3PO4}`, náboj −3. Rozdělí se mezi tři sodíky, každý má I: fosforečnan sodný. U sodíku, draslíku, vápníku, hořčíku a hliníku, které mají jen jedno běžné oxidační číslo, se nemusí nic počítat. U železa, mědi, olova, manganu nebo chromu ano, tam koncovka nese informaci.
Opačný směr počítá kalkulačka název soli ze vzorce, která oxidační číslo kovu dopočítá sama.
Amonné soli
Kationtem nemusí být kov. Amonný kationt `\ce{NH4+}` vzniká z amoniaku a chová se jako kationt s nábojem +1, takže se píše stejně jako sodík. Přídavné jméno je amonný a víceatomový amonný kationt se ve vzorci také dává do závorky, když je víckrát:
`\begin{gathered} \text{chlorid amonný } \ce{NH4Cl} \\[4pt] \text{dusičnan amonný } \ce{NH4NO3} \\[4pt] \text{síran amonný } \ce{(NH4)2SO4} \end{gathered}`
Dusičnan amonný a síran amonný jsou běžná hnojiva, chlorid amonný se odedávna nazývá salmiak.
Hydrogensoli a hydráty
Kyselina se dvěma nebo třemi vodíky nemusí odevzdat všechny. Když jeden vodík zůstane v aniontu, vznikne hydrogensůl (kyselá sůl) a název dostane předponu hydrogen-: z kyseliny uhličité vznikne hydrogenuhličitan `\ce{HCO3-}` s nábojem jen −1. Jedlá soda je hydrogenuhličitan sodný `\ce{NaHCO3}`. Zůstanou-li dva vodíky, píše se dihydrogen-: `\ce{NaH2PO4}` je dihydrogenfosforečnan sodný. Obojí převádí kalkulačka hydrogensoli z názvu na vzorec.
Hydrát je sůl s vodou vázanou v krystalu. Počet molekul vody se píše za tečku a v názvu ho říká řecká předpona, sůl je ve druhém pádě: `\ce{CuSO4.5H2O}` je pentahydrát síranu měďnatého (modrá skalice), `\ce{CaSO4.2H2O}` dihydrát síranu vápenatého (sádrovec). Na hydráty je kalkulačka hydráty z názvu na vzorec.
Soli kolem nás
Sůl není jen kuchyňská sůl. Většina minerálů, hnojiv a spousta látek z domácnosti jsou soli:
| Vzorec | Název | Kde ho znáte |
|---|---|---|
| `\ce{NaCl}` | chlorid sodný | kuchyňská sůl, kamenná sůl |
| `\ce{CaCO3}` | uhličitan vápenatý | vápenec, mramor, křída, vodní kámen |
| `\ce{NaHCO3}` | hydrogenuhličitan sodný | jedlá soda, v prášku do pečiva |
| `\ce{Na2CO3}` | uhličitan sodný | soda na praní |
| `\ce{CaSO4.2H2O}` | dihydrát síranu vápenatého | sádrovec, po vypálení sádra |
| `\ce{CuSO4.5H2O}` | pentahydrát síranu měďnatého | modrá skalice |
| `\ce{KMnO4}` | manganistan draselný | hypermangan na dezinfekci |
| `\ce{NaClO}` | chlornan sodný | účinná látka bělidel jako Savo |
| `\ce{KNO3}` | dusičnan draselný | draselný ledek, hnojivo a střelný prach |
| `\ce{BaSO4}` | síran barnatý | baryová kaše při rentgenu žaludku |
| `\ce{NaF}` | fluorid sodný | fluorid v zubních pastách |
| `\ce{KI}` | jodid draselný | jodid v jodidované soli a tabletách |
Sůl vzniká například neutralizací, reakcí kyseliny s hydroxidem: kationt dodá hydroxid, aniont kyselina a vodíkové kationty s hydroxidovými anionty dají vodu.
`\begin{gathered} \ce{HCl + NaOH -> NaCl + H2O} \\[6pt] \ce{H2SO4 + 2 NaOH -> Na2SO4 + 2 H2O} \end{gathered}`
Ze zadané kyseliny a hydroxidu sestaví sůl i vyčíslenou rovnici kalkulačka neutralizace: vzorec soli. Jak se hydroxidy pojmenovávají, je v článku Názvosloví hydroxidů.
Časté chyby
- Prohozené pořadí. Název začíná aniontem (síran sodný), vzorec kationtem `\ce{Na2SO4}`. „Sodný síran“ ani `\ce{SO4Na2}` se nepíše.
- Chybějící závorka. `\ce{Ca3PO42}` je nečitelné, správně `\ce{Ca3(PO4)2}`. Závorka patří kolem víceatomového iontu, který je ve vzorci víckrát. Kolem jednoatomového (`\ce{CaCl2}`) se nepíše.
- Nevykrácený vzorec. Síran vápenatý není `\ce{Ca2(SO4)2}`, ale `\ce{CaSO4}`. Křížové pravidlo dává poměr, a ten se krátí.
- Náboj kyslíkatého aniontu z oxidačního čísla. Síran má síru VI, ale náboj −2. Náboj aniontu je počet vodíků kyseliny, ne oxidační číslo centrálního atomu.
- Záměna koncovek. Dusitan `\ce{NO2-}` (dusík III) a dusičnan `\ce{NO3-}` (dusík V), siřičitan `\ce{SO3^2-}` a síran `\ce{SO4^2-}`, chlorid `\ce{Cl-}` a chlornan `\ce{ClO-}`. „Dusičitan“ ve škole nepotkáte: kyselina, ve které by měl dusík IV, neexistuje.
- Přídavné jméno v ženském rodě. U kyseliny se přídavné jméno shoduje se slovem kyselina (kyselina bromičná), u soli s podstatným jménem aniontu, které je mužského rodu: bromičnan draselný, ne draselná.
Příklady k procvičení
1. Napište vzorce: bromid sodný, chlorid vápenatý, jodid hlinitý, sulfid železnatý.
- bromid sodný: Na I, Br −I, `\ce{NaBr}`
- chlorid vápenatý: Ca II, dva chloridy, `\ce{CaCl2}`
- jodid hlinitý: Al III, tři jodidy, `\ce{AlI3}`
- sulfid železnatý: Fe II, S −II, poměr 2 : 2 se vykrátí, `\ce{FeS}`
2. Pojmenujte: `\ce{PbI2}`, `\ce{CuS}`, `\ce{FeCl3}`.
- `\ce{PbI2}`: dva jodidy po −1, olovo II, jodid olovnatý
- `\ce{CuS}`: sulfid −2, měď II, sulfid měďnatý
- `\ce{FeCl3}`: tři chloridy, železo III, chlorid železitý
3. Napište vzorce: dusičnan měďnatý, uhličitan draselný, síran hlinitý, siřičitan sodný.
- dusičnan měďnatý: `\ce{Cu^2+}` a `\ce{NO3-}`, `\ce{Cu(NO3)2}`
- uhličitan draselný: `\ce{K+}` a `\ce{CO3^2-}`, `\ce{K2CO3}`
- síran hlinitý: `\ce{Al^3+}` a `\ce{SO4^2-}`, křížem `\ce{Al2(SO4)3}`; kontrola `2\cdot 3 = 3\cdot 2`
- siřičitan sodný: `\ce{Na+}` a `\ce{SO3^2-}` (síra IV), `\ce{Na2SO3}`
4. Pojmenujte: `\ce{KClO3}`, `\ce{ZnSO4}`, `\ce{Fe(NO3)3}`, `\ce{K2Cr2O7}`.
- `\ce{KClO3}`: `\ce{ClO3-}` je z kyseliny chlorečné `\ce{HClO3}`, chlorečnan draselný
- `\ce{ZnSO4}`: síran −2, zinek II, síran zinečnatý
- `\ce{Fe(NO3)3}`: tři dusičnany po −1, železo III, dusičnan železitý
- `\ce{K2Cr2O7}`: aniont `\ce{Cr2O7^2-}` je dichroman, dichroman draselný
5. Spolužák napsal k `\ce{KBrO3}` název „bromid draselný“ a k chromanu draselnému vzorec `\ce{KCrO4}`. Opravte obě chyby.
Bromid je jen `\ce{Br-}` z kyseliny bromovodíkové, `\ce{KBr}`. Aniont `\ce{BrO3-}` obsahuje kyslík a pochází z kyseliny bromičné `\ce{HBrO3}`, správně je to bromičnan draselný.
Chroman je z kyseliny chromové `\ce{H2CrO4}`, která má dva vodíky, takže aniont `\ce{CrO4^2-}` má náboj −2 a potřebuje dva draslíky: `\ce{K2CrO4}`. Kontrola: `2\cdot(+1)+(-2)=0`.
6. Ve vodě z vodovodu je rozpuštěný hydrogenuhličitan vápenatý. Když se voda v konvici ohřeje, rozkládá se a na dně se usadí vodní kámen, uhličitan vápenatý. Napište vzorce obou solí a vysvětlete, proč je v prvním vzorci dvojka a ve druhém ne.
Hydrogenuhličitanový aniont `\ce{HCO3-}` si nechal jeden vodík z kyseliny uhličité, a má proto náboj jen −1. Vápník II potřebuje dva: `\ce{Ca(HCO3)2}`.
Uhličitanový aniont `\ce{CO3^2-}` má náboj −2 a stačí na jeden vápník: `\ce{CaCO3}`.
Rozklad při ohřevu: `\ce{Ca(HCO3)2 -> CaCO3 + CO2 + H2O}`. Kontrola počtu atomů: vlevo Ca 1, H 2, C 2, O 6; vpravo Ca 1, H 2, C 1 + 1, O 3 + 2 + 1.
Kam dál
Náhodné soli oběma směry s okamžitou kontrolou najdete v procvičování názvosloví solí, samotné anionty a kationty v procvičování kationtů a aniontů a koncovky oxidačních čísel v procvičování koncovek. Výsledky ověříte v kalkulačkách sůl z názvu na vzorec a ze vzorce na název, ostatní skupiny jsou pohromadě v kalkulačkách chemického názvosloví.
Před solemi se hodí mít v malíčku Názvosloví kyselin a Názvosloví oxidů. Soli, ve kterých síra nahradila kyslík, jako thiosíran sodný, popisuje článek Thiokyseliny, a jak spočítat molární hmotnost soli, ukazuje Molární hmotnost a látkové množství.