Kugelgitter: Struktur von Natriumchlorid; die Natriumionen sind grün, die Chloridionen blau dargestelltViele Salze sind bei Raumtemperatur Feststoffe mit relativ hohen Schmelzpunkten. Als Feststoff kristallisieren Salze in charakteristischen Ionengittern, in denen die Ionen so angeordnet sind, dass die anziehenden und abstoßenden Coulomb-Kräfte zwischen ihnen im Mittel ausgeglichen sind und eine minimale potenzielle Energie resultiert. Sofern Salze sich bei den dafür nötigen, charakteristischerweise sehr hohen Temperaturen nicht zersetzen, können sie auch als Salzschmelzen in flüssiger Form vorliegen. Einen Sonderfall bilden ionische Flüssigkeiten, deren Schmelztemperatur unter 100 °C liegt.
Etliche Salze sind recht hart und spröde und haben glatte Bruchkanten bei mechanischer Bearbeitung. Diese Eigenschaften sind recht typisch für Feststoffe, die durch ein Ionengitter aufgebaut sind und daher Kristalle bilden. Aber nicht jeder kristalline Stoff ist ein Salz. So bildet Zucker (Saccharose) auch Kristalle, hat aber kein Ionengitter und zählt nicht zu den Salzen.
Zahlreiche Salze sind löslich in Wasser und anderen polaren Lösungsmitteln. Die Löslichkeit unterscheidet sich jedoch stark. Der in Wasser gelöste Anteil von Salzen dissoziiert bei der Lösung praktisch vollständig in hydratisierte Ionen. Es handelt sich daher bei Salzen um starke Elektrolyte, deren gelöste Ionen bewegliche Ladungsträger sind und Salzlösungen eine hohe elektrische Leitfähigkeit verleihen. Auch Salze, die in Wasser schwer löslich sind, können als Salzschmelzen elektrisch leiten, weil die Ionen in Schmelzen beweglich sind. Bei wasserlöslichen Salzen überwindet das Wasser die Gitterenergie des Ionengitters durch Hydratation. Ist die Hydrationsenergie ähnlich groß oder größer als die Gitterenergie, ist das Salz mäßig oder gut löslich. In Lösungen sind die einzelnen Ionen von Wassermolekülen in mehreren Hydratationssphären ummantelt. Als Reaktion wird dies in der Chemie oft so dargestellt: Das (s) weist auf einen Feststoff hin und (aq) markiert, dass das Ion hydratisiert vorliegt.
Das Lösen von Salzen in Wasser kann den pH-Wert der jeweiligen Lösung verändern. Beeinflusst das Salz den Wert nicht, spricht man von neutralen Salzen. Zu den neutralen Salzen zählt auch das Natriumchlorid. Andere Salze heben oder senken den pH-Wert. Man spricht von basischen oder sauren Salzen. Wie ein bestimmtes Salz reagiert, lässt sich nur schwer aus der Zusammensetzung der Verbindung abschätzen. Grundsätzlich gilt jedoch: Anionen (Säurereste) starker Säuren reagieren meist neutral. Säurereste von schwachen Säuren reagieren meist basisch. Beispielhaft für Salze, von denen mehrprotonige Säuren bekannt sind, ist das Verhalten der Phosphate. Das Lösen von Salzen in wässrigen Lösungen von organischen Molekülen, wie z. B. von Biomolekülen, kann zur Denaturierung der Biomoleküle führen oder auch die Ausfällung der Makromoleküle bewirken. Diese Wirkung von Salzen wird durch die sogenannte Hofmeister-Reihe charakterisiert.
Einteilung
Natriumchlorid-Kristall
Salze können nach verschiedenen Kriterien eingeteilt werden.
Eigenschaften
Löslichkeit in Wasser
Beeinflussung des pH-Wertes nach erfolgter Lösung in Wasser (basische, saure und neutrale Salze).
Struktur
Je nach Ionenradius und Ionenladung kristallisieren Salze in verschiedenen Gitterstrukturen. Diese lassen sich bei schön gewachsenen Kristallen auch makroskopisch beobachten.
Enthaltene Teilchen
Anorganische Salze bestehen ausschließlich aus anorganischen Kationen und Anionen. Beispiele sind Natriumchlorid (NaCl) oder Calciumcarbonat (CaCO3). Die Kationen werden häufig von Metallen und die Anionen häufig von Nichtmetallen oder deren Oxiden gebildet.
Die Halogenide enthalten einfach negativ geladene Ionen der Halogene (altgriechisch für "Salzbildner").
Kristallwasserhaltige Salze enthalten neben den Ionen in bestimmten Mengen auch Wassermoleküle, das so genannte Kristallwasser. Es wird in der Verhältnisformel mit angegeben, wie hier im Beispiel von Natriumsulfat-Dekahydrat: Na2SO4·10 H2O.
Doppelsalze sind Salze mit zwei verschiedenen Kationen oder Anionen, beispielsweise die Alaune mit der allgemeinen Zusammensetzung MIMIII(SO4)2. Beispiel: Aluminiumkaliumsulfat-Dodecahydrat (KAl(SO4)2 · 12 H2O).
Formelschreibweise
Als Formeln für Salze werden Verhältnisformeln verwendet. Sie geben an, in welchem Verhältnis die Ionen im Salz enthalten sind. Die Verhältnisformel eines Salzes wird durch die Ladungszahl der Ionen bestimmt, da sich positive und negative Ladungen kompensieren müssen. Verhältnisformeln von Salzen stehen damit im klaren Gegensatz zu Formeln von molekularen Verbindungen wie Wasser (H2O) oder Methan (CH4), welche die Anzahl Atome im einzelnen Molekül angeben.
Beispiele
Natriumchlorid ist aus den Kationen Na+ und Anionen Cl− aufgebaut. Das Salz Calciumchlorid wird von Ca2+ und Cl− gebildet. Die Formeln NaCl und CaCl2 sind die Verhältnisformeln der Verbindungen (Na:Cl=1:1, bzw. Ca:Cl=1:2).
Ammoniumcarbonat ist aus den Kationen NH4+ und Anionen CO32- aufgebaut. Die Ionen haben somit das Verhältnis NH4+ : CO32- =2:1, die Verhältnisformel lautet (NH4+)2CO3.
Ionen können ein- oder mehrwertig sein, also eine oder mehrere positive bzw. negative Ladungen tragen. Man unterscheidet einatomige und mehratomige Ionen. Letztere können sowohl geladene Moleküle (Molekülionen) als auch geladene Komplexe (Komplexionen) sein. In der folgenden Tabelle sind Beispiele einiger Ionen aufgeführt.
Die Struktur des Sulfat-Anions (SO42−)Die Struktur des Hexacyanidoferrat(II)-Anions
Anorganische Salze enthalten meist Metallatome als Kationen. Es existieren jedoch auch anorganische Molekül-Kationen, beispielsweise das Ammonium-Ion NH4+. Die einatomigen Anionen sind in der Regel Nichtmetall-Atome. Molekülionen entstehen vorwiegend bei Säure-Base-Reaktionen durch Aufnahme oder Abgabe eines Wasserstoff-Kations. Die anorganischen Komplexionen sind meist negativ geladen, also anionisch.
Aus anorganischen Ionen ist eine große Vielfalt an Salzen bekannt, unter anderem:
Oxide bilden einen großen Teil der Erdkruste. Das Sauerstoffatom im Oxidion hat die Oxidationszahl −2, die Formel lautet O2−. Oxide treten jedoch nur im festen oder geschmolzenen Zustand auf, in wässrigen Lösungen sind sie nicht bekannt. Ist ein Oxid wasserlöslich, so reagiert es sofort in einer Hydrolyse, zum Beispiel: Natriumoxid reagiert mit Wasser unter Bildung von Hydroxid-Ionen zu Natronlauge. Das nur schwer wasserlösliche Calciumoxid (CaO), auch gebrannter Kalk genannt, reagiert mit Wasser zu gelöschtem Kalk (Ca(OH)2). Sehr viele Oxide reagieren jedoch nicht mit Wasser, beispielsweise Eisen(III)-oxid (Fe2O3).
Carbonate leiten sich von der Kohlensäure H2CO3 ab und enthalten Carbonat-Ionen CO32−. Beispielsweise besteht Kalkstein hauptsächlich aus Calciumcarbonat.
Komplexsalze enthalten Komplexionen. Bei Kaliumhexacyanoferrat(II) (K4[Fe(CN)6]) bildet das Eisenion Fe2+ zusammen mit sechs Cyanid-Gruppen (CN−) gemeinsam ein stabiles Komplex-Anion mit vier negativen Ladungen. Im Salz liegen ionische Bindungen zwischen Kaliumionen und dem Hexacyanoferrat(II)-Anion vor. Analog bildet das Eisenion Fe3+Kaliumhexacyanoferrat(III) (K3[Fe(CN)6]) ebenfalls ein Komplexsalz. Bei K3[Fe(CN)6] bildet das Eisenion Fe3+ zusammen mit sechs Cyanid-Gruppen (CN−) gemeinsam ein stabiles Anion mit drei negativen Ladungen. Bekannte Komplexsalze sind auch die Chromate ([CrO4]2−), zum Beispiel Kaliumchromat (K2[CrO4]), und die Permanganate ([MnO4]−), zum Beispiel im Kaliumpermanganat (K[MnO4]).
Organische Salze
Neben den oben beschriebenen anorganischen Salzen gibt es auch zahlreiche Salze organischer Verbindungen. Die Anionen dieser Salze stammen von den organischen Säuren ab. Wichtig sind hier die Salze der Carbonsäuren, wie beispielsweise die Essigsäure, von der viele Salze, die so genannten Acetate (CH3COO−) bekannt sind. So kann sich mit Na+ das Salz Natriumacetat oder mit Cu2+ das Kupferacetat bilden. Essigsäure ist eine Monocarbonsäure (hat nur eine -COOH-Gruppe) und bildet nur einwertige Anionen. Zitronensäure ist eine Tricarbonsäure (hat drei -COOH-Gruppen) und kann dreiwertige Anionen bilden; ihre Salze nennt man Citrate. Bekannt sind beispielsweise die Salze Natriumcitrat und Calciumcitrat. Viele Acetate und Citrate bilden Kristalle, was aber nicht der eigentliche Grund ist, sie Salze zu nennen. Der wirkliche und einzige Grund liegt am Vorhandensein von ionischen Bindungen zwischen Anionen und Kationen. Innerhalb der Ionen von organischen Verbindungen liegen kovalente Bindungen vor.
Praktische Bedeutung haben die Salze der Carbonsäuren, die zu den Fettsäuren zählen. Die Natrium- oder Kaliumsalze der Fettsäuren nennt man Seifen. In Seifen liegen Stoffgemische verschiedener Fettsäuresalze vor. Praktische Verwendung finden sie als Kernseife bzw. Schmierseife. Als konkretes Beispiel bildet die Palmitinsäure Salze, welche Palmitate genannt werden. Salze, die auf so großen organischen Molekülen beruhen, sind in der Regel nicht kristallin.
Analog zu den anorganischen Sulfaten (SO42−) gibt es auch organische Sulfate (R-O-SO3−), wie Natriumlaurylsulfat, welche als Tenside in Shampoos und Duschgelen Verwendung finden. Auch von Alkoholen sind Salze, die Alkoholate, bekannt. Alkohole sind äußerst schwache Säuren und werden daher fast nie so genannt. Unter aggressiven Reaktionsbedingungen lassen sich Verbindungen der Form R-O−M+ (M = Metall) gewinnen. In Analogie zu vielen anorganischen Oxiden (MO) reagieren Alkoholate bei Kontakt mit Wasser unter Hydrolyse und es bilden sich die entsprechenden Alkohole.
Unter den organischen Kationen haben die zum Ammonium-Kation (NH4+) analogen Verbindungen Bedeutung. Man nennt sie allgemein quartäre Ammoniumverbindungen. Bei diesen Verbindungen trägt das Stickstoffatom in der Regel vier Alkylgruppen (R-) und eine positive Ladung. Die Alkylammoniumverbindung Cetyltrimethylammoniumbromid zum Beispiel ist eine organische Ammoniumverbindung, bei der ein Bromatom als Anion vorliegt. Praktische Bedeutung haben Ammoniumverbindungen mit drei kurzen und einer langen Alkylgruppe, da diese Kationen in wässriger Lösung die Eigenschaft von Tensiden zeigen. Verbindungen dieser Art spielen auch eine wichtige Rolle im Stoffwechsel von Lebewesen, wie etwa das Cholin.
Prinzipiell kann jedes organische Amin durch Aufnahme eines Protons (H+) zu einem Kation werden. Analog zu der Reaktion von Ammoniak (NH3) zum Ammonium-Ion (NH4+) reagiert beispielsweise ein primäres Amin (R-NH2; R = organischer Rest) zum Kation R-NH3+. Da solche Verbindungen meist polarer und daher leichter wasserlöslich sind als die ursprünglichen Stoffe, werden zum Beispiel stickstoffhaltige Arzneistoffe (Pharmawirkstoffe) durch Versetzen mit Salzsäure zu Salzen, den so genannten Hydrochloriden überführt. Dies erleichtert ihre Aufnahme in den Körper. Hydrochloride lassen sich im Gegensatz zu den Aminen leichter durch Umkristallisation reinigen. Analog bilden Amine mit Bromwasserstoff Hydrobromide und mit Fluorwasserstoff Hydrofluoride.
Neben Molekülen, die eine positive oder negative Ladung tragen, existieren auch Moleküle, die über eine negative und positive Ladung verfügen. Man nennt sie Innere Salze oder auch Zwitterionen. Die Stoffgruppe der Betaine zählt zu den inneren Salzen, deren einfachste Verbindung das Betain ist.
Die Aminosäuren verfügen über eine Carboxy-Gruppe (-COOH) und eine Amino-Gruppe (-NH2) und können so sauer und basisch reagieren. In einer inneren Neutralisation bilden sich eine anionische (-COO−) und eine kationische (-NH3+) Gruppe und damit ein Zwitterion. Die einfachste Aminosäure ist das gut in Wasser lösliche Glycin. Zwitterionen zeigen im Gegensatz zu anderen in Wasser gelösten Ionen eine schlechte (keine) elektrische Leitfähigkeit. (Ampholyte)
Salze entstehen bei der Reaktion von Säuren mit Basen (griechisch basis; Arrhenius: Basen sind die Basis für Salze). Dabei bildet das Oxonium-Ion der Säure mit dem Hydroxid-Ion der Base Wasser (Neutralisation). Einige Salze sind schwer löslich in Wasser und bilden direkt den Feststoff. In der Regel liegt das Salz in Lösung vor und kann durch Verdampfen des Wassers als Feststoff gewonnen werden.
Einige Salze lassen sich aus zwei anderen Salzen gewinnen. Mischt man wässrige Lösungen von zwei Salzen, kann sich ein drittes Salz als Feststoff bilden. Dies gelingt nur, wenn das dritte Salz im Gegensatz zu den anderen beiden schlechter löslich ist.
Salzlösung A + Salzlösung B → Salz C + Salzlösung D
Wie oben beschrieben tendieren viele Metalloxide dazu, mit Wasser Hydroxide zu bilden. Unter sauren Bedingungen reagieren auch Metalloxide, die in reinem Wasser „unlöslich“ (= stabil) sind. Auf diesem Weg lassen sich viele Salze, wie etwa Kupfersulfat gewinnen.
Die Ionen in den oben beschriebenen Reaktionen werden nicht erst gebildet, sondern sie existieren bereits vor der Bildung eines neuen Salzes. Sind bei Reaktionen zur Bildung eines neuen Salzes keine oder nicht alle Ionen mit der nötigen Ladung vorhanden, finden Redoxreaktionen statt. So lassen sich aus elementaren Metallen und Nichtmetallen Salze gewinnen. Reaktionen dieser Art werden unter Salzbildungsreaktion näher beschrieben.
Grenzen des Begriffs Salze
Stoffe sind nur Salze, wenn ionische Bindungen zwischen den Teilchen der Verbindung vorliegen. Ob dieser Bindungstyp vorliegt, lässt sich jedoch nicht leicht ableiten. Während bei Calciumoxid (CaO) ionische Bindungen wirken, liegen bei Chrom(VI)-oxid (CrO3) nur kovalente Bindungen zwischen Chrom- und Sauerstoffatomen vor; es ist somit kein Salz. Daher ist es besser, in diesen Fällen statt von Salzen von Metalloxiden zu sprechen.
Salze werden historisch bedingt in der Regel als chemische Verbindungen aufgefasst, da sie eine definierte Zusammensetzung aus verschiedenen chemischen Elementen haben. Es sind jedoch Mischkristalle aus zwei Salzen bekannt, die nicht stöchiometrisch zusammengesetzt sind: So bildet Kaliumpermanganat (K[MnO4]) mit Bariumsulfat (Ba[SO4]) in fast beliebigen Mengenverhältnissen Mischkristalle (wenn auch nur bis zu einem bestimmten Maximum an Bariumsulfat), da die Komponenten ähnliche Kristallstrukturen und Gitterabstände aufweisen. Eine chemische Ähnlichkeit der beteiligten Verbindungen oder eine gleiche Wertigkeit ist für die Bildung von Mischkristallen nicht nötig.
Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig Weitere Bedeutungen sind unter Salze Begriffsklarung aufgefuhrt Als Salze bezeichnet man eine grosse Gruppe chemischer Verbindungen die aus elektrisch positiv geladenen Kationen und negativ geladenen Anionen aufgebaut sind 1 Der Zusammenhalt der Salze in kondensierter Phase Feststoff oder Flussigkeit beruht hauptsachlich auf der elektrostatischen Anziehung zwischen den gegensatzlich geladenen Ionen 2 Diese Anziehung heisst ionische Bindung Im alltaglichen Sprachgebrauch versteht man unter Salz das Speisesalz Natriumchlorid NaCl Inhaltsverzeichnis 1 Eigenschaften 2 Einteilung 2 1 Eigenschaften 2 2 Struktur 2 3 Enthaltene Teilchen 3 Formelschreibweise 3 1 Beispiele 4 Ionen 5 Anorganische Salze 6 Organische Salze 6 1 Beispiele organischer Kationen und Anionen 7 Herstellung von anorganischen Salzen 7 1 Reaktionen von Sauren und Basen 7 2 Aus anderen Salzen 7 3 Reaktion von Oxiden 7 4 Andere Reaktionen 8 Grenzen des Begriffs Salze 9 Siehe auch 10 Weblinks 11 EinzelnachweiseEigenschaften Kugelgitter Struktur von Natriumchlorid die Natriumionen sind grun die Chloridionen blau dargestelltViele Salze sind bei Raumtemperatur Feststoffe mit relativ hohen Schmelzpunkten Als Feststoff kristallisieren Salze in charakteristischen Ionengittern in denen die Ionen so angeordnet sind dass die anziehenden und abstossenden Coulomb Krafte zwischen ihnen im Mittel ausgeglichen sind und eine minimale potenzielle Energie resultiert 3 Sofern Salze sich bei den dafur notigen charakteristischerweise sehr hohen Temperaturen nicht zersetzen konnen sie auch als Salzschmelzen in flussiger Form vorliegen Einen Sonderfall bilden ionische Flussigkeiten deren Schmelztemperatur unter 100 C liegt Etliche Salze sind recht hart und sprode und haben glatte Bruchkanten bei mechanischer Bearbeitung Diese Eigenschaften sind recht typisch fur Feststoffe die durch ein Ionengitter aufgebaut sind und daher Kristalle bilden 3 Aber nicht jeder kristalline Stoff ist ein Salz So bildet Zucker Saccharose auch Kristalle hat aber kein Ionengitter und zahlt nicht zu den Salzen Zahlreiche Salze sind loslich in Wasser und anderen polaren Losungsmitteln Die Loslichkeit unterscheidet sich jedoch stark Der in Wasser geloste Anteil von Salzen dissoziiert bei der Losung praktisch vollstandig in hydratisierte Ionen Es handelt sich daher bei Salzen um starke Elektrolyte deren geloste Ionen bewegliche Ladungstrager sind und Salzlosungen eine hohe elektrische Leitfahigkeit verleihen Auch Salze die in Wasser schwer loslich sind konnen als Salzschmelzen elektrisch leiten weil die Ionen in Schmelzen beweglich sind 1 2 4 Bei wasserloslichen Salzen uberwindet das Wasser die Gitterenergie des Ionengitters durch Hydratation Ist die Hydrationsenergie ahnlich gross oder grosser als die Gitterenergie ist das Salz massig oder gut loslich In Losungen sind die einzelnen Ionen von Wassermolekulen in mehreren Hydratationsspharen ummantelt 5 Als Reaktion wird dies in der Chemie oft so dargestellt N a C l s N a a q C l a q displaystyle mathrm NaCl s longrightarrow Na aq Cl aq Das s weist auf einen Feststoff hin und aq markiert dass das Ion hydratisiert vorliegt Trockene Salzkristalle sind elektrische Isolatoren Salzschmelzen und wassrige Losungen leiten hingegen den elektrischen Strom aufgrund ihrer frei beweglichen Ionen als Ladungstrager sie sind Elektrolyte 3 Das Losen von Salzen in Wasser kann den pH Wert der jeweiligen Losung verandern Beeinflusst das Salz den Wert nicht spricht man von neutralen Salzen Zu den neutralen Salzen zahlt auch das Natriumchlorid Andere Salze heben oder senken den pH Wert Man spricht von basischen oder sauren Salzen Wie ein bestimmtes Salz reagiert lasst sich nur schwer aus der Zusammensetzung der Verbindung abschatzen Grundsatzlich gilt jedoch Anionen Saurereste starker Sauren reagieren meist neutral Saurereste von schwachen Sauren reagieren meist basisch Beispielhaft fur Salze von denen mehrprotonige Sauren bekannt sind ist das Verhalten der Phosphate Das Losen von Salzen in wassrigen Losungen von organischen Molekulen wie z B von Biomolekulen kann zur Denaturierung der Biomolekule fuhren oder auch die Ausfallung der Makromolekule bewirken Diese Wirkung von Salzen wird durch die sogenannte Hofmeister Reihe charakterisiert Einteilung Natriumchlorid KristallSalze konnen nach verschiedenen Kriterien eingeteilt werden Eigenschaften Loslichkeit in WasserBeeinflussung des pH Wertes nach erfolgter Losung in Wasser basische saure und neutrale Salze Struktur Je nach Ionenradius und Ionenladung kristallisieren Salze in verschiedenen Gitterstrukturen 3 Diese lassen sich bei schon gewachsenen Kristallen auch makroskopisch beobachten Enthaltene Teilchen Anorganische Salze bestehen ausschliesslich aus anorganischen Kationen und Anionen Beispiele sind Natriumchlorid NaCl oder Calciumcarbonat CaCO3 Die Kationen werden haufig von Metallen und die Anionen haufig von Nichtmetallen oder deren Oxiden gebildet Die Halogenide enthalten einfach negativ geladene Ionen der Halogene altgriechisch fur Salzbildner Metallsalze enthalten Metalle als Kationen Organische Salze sind aus Kationen und oder Anionen aus dem Bereich der organischen Chemie aufgebaut Im aus Methylamin und Essigsaure gebildeten Salz Methylammonium Acetat sind beide Ionen organisch im Methylammoniumchlorid nur das Kation und im Natriumacetat nur das Anion Pharmazeutische organische Wirkstoffe werden oft als Hydrochloride verabreicht Kristallwasserhaltige Salze enthalten neben den Ionen in bestimmten Mengen auch Wassermolekule das so genannte Kristallwasser Es wird in der Verhaltnisformel mit angegeben wie hier im Beispiel von Natriumsulfat Dekahydrat Na2SO4 10 H2O Doppelsalze sind Salze mit zwei verschiedenen Kationen oder Anionen beispielsweise die Alaune mit der allgemeinen Zusammensetzung MIMIII SO4 2 Beispiel Aluminiumkaliumsulfat Dodecahydrat KAl SO4 2 12 H2O FormelschreibweiseAls Formeln fur Salze werden Verhaltnisformeln verwendet Sie geben an in welchem Verhaltnis die Ionen im Salz enthalten sind Die Verhaltnisformel eines Salzes wird durch die Ladungszahl der Ionen bestimmt da sich positive und negative Ladungen kompensieren mussen Verhaltnisformeln von Salzen stehen damit im klaren Gegensatz zu Formeln von molekularen Verbindungen wie Wasser H2O oder Methan CH4 welche die Anzahl Atome im einzelnen Molekul angeben Beispiele Natriumchlorid ist aus den Kationen Na und Anionen Cl aufgebaut Das Salz Calciumchlorid wird von Ca2 und Cl gebildet Die Formeln NaCl und CaCl2 sind die Verhaltnisformeln der Verbindungen Na Cl 1 1 bzw Ca Cl 1 2 Ammoniumcarbonat ist aus den Kationen NH4 und Anionen CO32 aufgebaut Die Ionen haben somit das Verhaltnis NH4 CO32 2 1 die Verhaltnisformel lautet NH4 2CO3 Ionen Hauptartikel IonIonen konnen ein oder mehrwertig sein also eine oder mehrere positive bzw negative Ladungen tragen Man unterscheidet einatomige und mehratomige Ionen Letztere konnen sowohl geladene Molekule Molekulionen als auch geladene Komplexe Komplexionen sein 3 In der folgenden Tabelle sind Beispiele einiger Ionen aufgefuhrt Die Struktur des Sulfat Anions SO42 Die Struktur des Hexacyanidoferrat II AnionsBeispiele von Kationeneinatomige Ionen Molekulioneneinwertige zweiwertige dreiwertige einwertigeKalium K Calcium Ca2 Eisen III Fe3 Ammonium NH4 Natrium Na Magnesium Mg2 Aluminium Al3 Tetraethylammonium C2H5 4N Eisen II Fe2 Beispiele von Anioneneinatomige Ionen Molekulionen Komplexioneneinwertige zweiwertige ein oder mehrwertige ein oder mehrwertigeFluoride F Oxide O2 Carbonate CO32 Chromate CrO42 Chloride Cl Sulfide S2 Sulfate SO42 Permanganate MnO4 Bromide Br Nitrate NO3 Hexacyanidoferrate II FeII CN 6 4 Iodide I Acetate CH3COO Anorganische SalzeAnorganische Salze enthalten meist Metallatome als Kationen Es existieren jedoch auch anorganische Molekul Kationen beispielsweise das Ammonium Ion NH4 Die einatomigen Anionen sind in der Regel Nichtmetall Atome Molekulionen entstehen vorwiegend bei Saure Base Reaktionen durch Aufnahme oder Abgabe eines Wasserstoff Kations Die anorganischen Komplexionen sind meist negativ geladen also anionisch Aus anorganischen Ionen ist eine grosse Vielfalt an Salzen bekannt unter anderem Halogenide sind die Salze der Halogene altgriechisch Salzbildner Sie werden unterteilt in die Fluoride Chloride Bromide und Iodide Alle Halogenid Ionen sind einfach negativ geladen und die Halogenatome haben die Oxidationszahl 1 In der Natur sind vor allem Chloride haufig gelost im Meerwasser oder in grossen Salzlagerstatten Oxide bilden einen grossen Teil der Erdkruste Das Sauerstoffatom im Oxidion hat die Oxidationszahl 2 die Formel lautet O2 Oxide treten jedoch nur im festen oder geschmolzenen Zustand auf in wassrigen Losungen sind sie nicht bekannt Ist ein Oxid wasserloslich so reagiert es sofort in einer Hydrolyse zum Beispiel N a 2 O s H 2 O 2 N a a q 2 O H a q displaystyle mathrm Na 2 O s H 2 O longrightarrow 2 Na aq 2 OH aq Natriumoxid reagiert mit Wasser unter Bildung von Hydroxid Ionen zu Natronlauge Das nur schwer wasserlosliche Calciumoxid CaO auch gebrannter Kalk genannt reagiert mit Wasser zu geloschtem Kalk Ca OH 2 Sehr viele Oxide reagieren jedoch nicht mit Wasser beispielsweise Eisen III oxid Fe2O3 Sulfide sind ein haufiger Bestandteil von Mineralien in der Natur z B Pyrit und Kupferglanz Natriumsulfid Na2S ist ein losliches Salz die meisten Sulfide wie Zinksulfid ZnS und Kupfer II sulfid CuS sind in Wasser so gut wie unloslich In der analytischen Chemie wird die unterschiedliche schlechte Loslichkeit verschiedener Metallsulfide im Trennungsgang der Schwefelwasserstoffgruppe zur Trennung der Elemente verwendet Carbonate leiten sich von der Kohlensaure H2CO3 ab und enthalten Carbonat Ionen CO32 Beispielsweise besteht Kalkstein hauptsachlich aus Calciumcarbonat Sulfate heissen die Salze der Schwefelsaure H2SO4 Das Salz Calciumsulfat CaSO4 bildet den Hauptbestandteil von Gips Phosphate leiten sich von der Phosphorsaure H3PO4 ab Neben Natriumphosphat Na3PO4 gibt es auch die Salze Dinatriumhydrogenphosphat Na2HPO4 und Natriumdihydrogenphosphat NaH2PO4 Komplexsalze enthalten Komplexionen Bei Kaliumhexacyanoferrat II K4 Fe CN 6 bildet das Eisenion Fe2 zusammen mit sechs Cyanid Gruppen CN gemeinsam ein stabiles Komplex Anion mit vier negativen Ladungen Im Salz liegen ionische Bindungen zwischen Kaliumionen und dem Hexacyanoferrat II Anion vor Analog bildet das Eisenion Fe3 Kaliumhexacyanoferrat III K3 Fe CN 6 ebenfalls ein Komplexsalz Bei K3 Fe CN 6 bildet das Eisenion Fe3 zusammen mit sechs Cyanid Gruppen CN gemeinsam ein stabiles Anion mit drei negativen Ladungen Bekannte Komplexsalze sind auch die Chromate CrO4 2 zum Beispiel Kaliumchromat K2 CrO4 und die Permanganate MnO4 zum Beispiel im Kaliumpermanganat K MnO4 Organische SalzeNeben den oben beschriebenen anorganischen Salzen gibt es auch zahlreiche Salze organischer Verbindungen Die Anionen dieser Salze stammen von den organischen Sauren ab Wichtig sind hier die Salze der Carbonsauren wie beispielsweise die Essigsaure von der viele Salze die so genannten Acetate CH3COO bekannt sind So kann sich mit Na das Salz Natriumacetat oder mit Cu2 das Kupferacetat bilden Essigsaure ist eine Monocarbonsaure hat nur eine COOH Gruppe und bildet nur einwertige Anionen Zitronensaure ist eine Tricarbonsaure hat drei COOH Gruppen und kann dreiwertige Anionen bilden ihre Salze nennt man Citrate Bekannt sind beispielsweise die Salze Natriumcitrat und Calciumcitrat Viele Acetate und Citrate bilden Kristalle was aber nicht der eigentliche Grund ist sie Salze zu nennen Der wirkliche und einzige Grund liegt am Vorhandensein von ionischen Bindungen zwischen Anionen und Kationen Innerhalb der Ionen von organischen Verbindungen liegen kovalente Bindungen vor Praktische Bedeutung haben die Salze der Carbonsauren die zu den Fettsauren zahlen Die Natrium oder Kaliumsalze der Fettsauren nennt man Seifen In Seifen liegen Stoffgemische verschiedener Fettsauresalze vor Praktische Verwendung finden sie als Kernseife bzw Schmierseife Als konkretes Beispiel bildet die Palmitinsaure Salze welche Palmitate genannt werden Salze die auf so grossen organischen Molekulen beruhen sind in der Regel nicht kristallin Analog zu den anorganischen Sulfaten SO42 gibt es auch organische Sulfate R O SO3 wie Natriumlaurylsulfat welche als Tenside in Shampoos und Duschgelen Verwendung finden Auch von Alkoholen sind Salze die Alkoholate bekannt Alkohole sind ausserst schwache Sauren und werden daher fast nie so genannt Unter aggressiven Reaktionsbedingungen lassen sich Verbindungen der Form R O M M Metall gewinnen In Analogie zu vielen anorganischen Oxiden MO reagieren Alkoholate bei Kontakt mit Wasser unter Hydrolyse und es bilden sich die entsprechenden Alkohole C H acide Verbindungen bilden mit ausreichend starken Basen auch Salze Diese sind bei Reaktionen wie der Knoevenagel Kondensation und der Aldolreaktion wichtige Zwischenstufen Hydrolyse oxidischer SalzeNatriumethanolat C 2 H 5 O N a H 2 O C 2 H 5 O H N a O H displaystyle mathrm C 2 H 5 ONa H 2 O longrightarrow C 2 H 5 OH Na OH Natriumoxid N a 2 O H 2 O 2 N a 2 O H displaystyle mathrm Na 2 O H 2 O longrightarrow 2 Na 2 OH Die Struktur von Alkylammonium VerbindungenUnter den organischen Kationen haben die zum Ammonium Kation NH4 analogen Verbindungen Bedeutung Man nennt sie allgemein quartare Ammoniumverbindungen Bei diesen Verbindungen tragt das Stickstoffatom in der Regel vier Alkylgruppen R und eine positive Ladung Die Alkylammoniumverbindung Cetyltrimethylammoniumbromid zum Beispiel ist eine organische Ammoniumverbindung bei der ein Bromatom als Anion vorliegt Praktische Bedeutung haben Ammoniumverbindungen mit drei kurzen und einer langen Alkylgruppe da diese Kationen in wassriger Losung die Eigenschaft von Tensiden zeigen Verbindungen dieser Art spielen auch eine wichtige Rolle im Stoffwechsel von Lebewesen wie etwa das Cholin Prinzipiell kann jedes organische Amin durch Aufnahme eines Protons H zu einem Kation werden Analog zu der Reaktion von Ammoniak NH3 zum Ammonium Ion NH4 reagiert beispielsweise ein primares Amin R NH2 R organischer Rest zum Kation R NH3 Da solche Verbindungen meist polarer und daher leichter wasserloslich sind als die ursprunglichen Stoffe werden zum Beispiel stickstoffhaltige Arzneistoffe Pharmawirkstoffe durch Versetzen mit Salzsaure zu Salzen den so genannten Hydrochloriden uberfuhrt Dies erleichtert ihre Aufnahme in den Korper Hydrochloride lassen sich im Gegensatz zu den Aminen leichter durch Umkristallisation reinigen Analog bilden Amine mit Bromwasserstoff Hydrobromide und mit Fluorwasserstoff Hydrofluoride Neben Molekulen die eine positive oder negative Ladung tragen existieren auch Molekule die uber eine negative und positive Ladung verfugen Man nennt sie Innere Salze oder auch Zwitterionen Die Stoffgruppe der Betaine zahlt zu den inneren Salzen deren einfachste Verbindung das Betain ist Die Aminosauren verfugen uber eine Carboxy Gruppe COOH und eine Amino Gruppe NH2 und konnen so sauer und basisch reagieren In einer inneren Neutralisation bilden sich eine anionische COO und eine kationische NH3 Gruppe und damit ein Zwitterion Die einfachste Aminosaure ist das gut in Wasser losliche Glycin Zwitterionen zeigen im Gegensatz zu anderen in Wasser gelosten Ionen eine schlechte keine elektrische Leitfahigkeit Ampholyte Beispiele organischer Kationen und Anionen Anionen organischer VerbindungenStoffgruppe Beispiel StrukturCarbonsauresalze Acetate Palmitate Citrate organische Sulfate Laurylsulfate Alkoholate Ethanolate Kationen organischer VerbindungenStoffgruppe Beispiel Strukturquartare Ammonium verbindungen Cetyltrimethylammonium Cholin organischeAmmonium Verbindungen Salze des Anilins z B Anilin Hydrochlorid Innere Salze Kation und Anion in einem MolekulStoffgruppe Beispiel StrukturBetaine Betain Aminosauren Alanin Herstellung von anorganischen SalzenReaktionen von Sauren und Basen Salze entstehen bei der Reaktion von Sauren mit Basen griechisch basis Arrhenius Basen sind die Basis fur Salze Dabei bildet das Oxonium Ion der Saure mit dem Hydroxid Ion der Base Wasser Neutralisation Einige Salze sind schwer loslich in Wasser und bilden direkt den Feststoff In der Regel liegt das Salz in Losung vor und kann durch Verdampfen des Wassers als Feststoff gewonnen werden Saure Base Salz Wasser H C l a q N a O H a q N a C l a q H 2 O l displaystyle mathrm HCl aq NaOH aq longrightarrow NaCl aq H 2 O l Salzsaure Natronlauge Natriumchlorid Wasser H 2 S O 4 a q B a O H 2 a q B a S O 4 s 2 H 2 O l displaystyle mathrm H 2 SO 4 aq Ba OH 2 aq longrightarrow BaSO 4 s 2 H 2 O l Schwefelsaure Bariumhydroxid Bariumsulfat WasserAus anderen Salzen Einige Salze lassen sich aus zwei anderen Salzen gewinnen Mischt man wassrige Losungen von zwei Salzen kann sich ein drittes Salz als Feststoff bilden Dies gelingt nur wenn das dritte Salz im Gegensatz zu den anderen beiden schlechter loslich ist Salzlosung A Salzlosung B Salz C Salzlosung D N a C l a q A g N O 3 a q A g C l s N a N O 3 a q displaystyle mathrm NaCl aq AgNO 3 aq longrightarrow AgCl s NaNO 3 aq Natriumchlorid Silbernitrat Silberchlorid NatriumnitratC a C l 2 a q N a 2 C O 3 a q C a C O 3 s 2 N a C l a q displaystyle mathrm CaCl 2 aq Na 2 CO 3 aq longrightarrow CaCO 3 s 2 NaCl aq Calciumchlorid Natriumcarbonat Calciumcarbonat NatriumchloridReaktion von Oxiden Wie oben beschrieben tendieren viele Metalloxide dazu mit Wasser Hydroxide zu bilden Unter sauren Bedingungen reagieren auch Metalloxide die in reinem Wasser unloslich stabil sind Auf diesem Weg lassen sich viele Salze wie etwa Kupfersulfat gewinnen Metalloxid Saure Salz WasserC u O s H 2 S O 4 a q C u S O 4 a q H 2 O displaystyle mathrm CuO s H 2 SO 4 aq longrightarrow CuSO 4 aq H 2 O Kupfer II oxid Schwefelsaure Kupfersulfat WasserAndere Reaktionen Die Ionen in den oben beschriebenen Reaktionen werden nicht erst gebildet sondern sie existieren bereits vor der Bildung eines neuen Salzes Sind bei Reaktionen zur Bildung eines neuen Salzes keine oder nicht alle Ionen mit der notigen Ladung vorhanden finden Redoxreaktionen statt So lassen sich aus elementaren Metallen und Nichtmetallen Salze gewinnen Reaktionen dieser Art werden unter Salzbildungsreaktion naher beschrieben Grenzen des Begriffs SalzeStoffe sind nur Salze wenn ionische Bindungen zwischen den Teilchen der Verbindung vorliegen Ob dieser Bindungstyp vorliegt lasst sich jedoch nicht leicht ableiten Wahrend bei Calciumoxid CaO ionische Bindungen wirken liegen bei Chrom VI oxid CrO3 nur kovalente Bindungen zwischen Chrom und Sauerstoffatomen vor es ist somit kein Salz Daher ist es besser in diesen Fallen statt von Salzen von Metalloxiden zu sprechen Salze werden historisch bedingt in der Regel als chemische Verbindungen aufgefasst da sie eine definierte Zusammensetzung aus verschiedenen chemischen Elementen haben Es sind jedoch Mischkristalle aus zwei Salzen bekannt die nicht stochiometrisch zusammengesetzt sind So bildet Kaliumpermanganat K MnO4 mit Bariumsulfat Ba SO4 in fast beliebigen Mengenverhaltnissen Mischkristalle wenn auch nur bis zu einem bestimmten Maximum an Bariumsulfat da die Komponenten ahnliche Kristallstrukturen und Gitterabstande aufweisen Eine chemische Ahnlichkeit der beteiligten Verbindungen oder eine gleiche Wertigkeit ist fur die Bildung von Mischkristallen nicht notig Siehe auchListe von anorganischen VerbindungenWeblinks Wikibooks Anorganische Chemie fur Schuler Ionen Salze Fallungsreaktionen und Ionenbindung Lern und LehrmaterialienEinzelnachweise a b Eintrag zu salt In IUPAC Hrsg Compendium of Chemical Terminology The Gold Book doi 10 1351 goldbook S05447 Version 2 2 a b Hans Dieter Jakubke Ruth Karcher Hrsg Lexikon der Chemie Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg 2001 a b c d e Charles E Mortimer Ulrich Muller Chemie 5 Auflage Georg Thieme Verlag Stuttgart 1987 Theodore L Brown H Eugene LeMay Bruce E Bursten Chemie Die zentrale Wissenschaft Pearson Studium 2007 ISBN 978 3 8273 7191 1 S 156 160 Eintrag zu Hydratation In Rompp Online Georg Thieme Verlag abgerufen am 18 Marz 2022 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Salze amp oldid 234710036
