انواع نمک در شیمی از واکنش خنثی شدن بین یک اسید و یک باز به وجود می‌آیند و ویژگی‌هایی که از خود بروز می‌دهند به کاتیون و آنیون سازنده و پیوند شیمیایی آنها مرتبط است. این ترکیبات تنوع بسیار فراوان و کاربرد گستردهای در شیمی و دیگر زمینه‌ها دارند بنابراین آشنایی با آنها اهمیت به‌سزایی دارد. در این مطلب از مجله فرادرس ابتدا با مفهوم نمک آشنا می‌شویم و سپس انواع آن را مورد بررسی قرار می‌دهیم. همچنین به ویژگیهای هر دسته از نمکها می‌پردازیم و تفاوت نمک محلول و نامحلول را مرور می‌کنیم. از آنجا که نمکها خانواده بسیار وسیعی هستند، آشنایی با نحوه نام‌گذاری آنها حیاتی است که در بخش بعد مورد بررسی قرار می‌دهیم. در ادامه با کاربردهای این دسته از ترکیبات شیمیایی آشنا می‌شویم و تاریخچه مختصری از آن ارائه می‌دهیم. در نهایت نیز به بررسی تعدادی مثال و تمرین می‌پردازیم تا درک خود از این مفهوم را عمق ببخشیم.
منظور از نمک در شیمی چیست؟
واژه «نمک» (Salt) در شیمی انواع متفاوتی دارد. متداول‌ترین نمک که آن را به نام «نمک سفره» (Table Salt) می‌شناسیم، سدیم کلرید نامیده می‌شود و دارای فرمول شیمیایی $$NaCl$$ است. سدیم کلرید مثالی از نمک در شیمی به شمار می‌رود.
به‌طور کلی نمک ترکیبی یونی است که از واکنش بین یک اسید و یک باز به دست می‌آید. در مواردی نمکها به‌صورتی معدن و آماده نیز یافت می‌شوند. می‌توان اینطور جمع‌بندی کرد که نمکها ترکیباتی هستند که طی «واکنش خنثی شدن (Neutralization Process) به دست می‌آید.
نمک سدیم کلرید
بلورهای نمک سفره ویژگیهای منحصربه‌فرد خود را دارند. این نمک را می‌توان از واکنش خنثی شدن بین هیدروکلریک اسید و سدیم هیدروکسید به دست آورد که در زیر این واکنش شیمیایی را آورده‌ایم.
$$ mathrm{HCl}+mathrm{NaOH} rightarrow mathrm{NaCl}+mathrm{H}_2 mathrm{O} $$
همانطور که مشاهده می‌کنید از این واکنش خنثی شدن یک نمک و مولکول آب به عنوان محصول به دست می‌آيد. این واکنش را می‌توان در دسته «واکنش جانشینی دوگانه» (Double Replacement Reaction) گنجاند که در آن دو گونه، آنیون و کاتیون خود را با یکدیگر تعویض می‌کنند. این نمک را می‌توان طی واکنش دیگری نیز به دست آورد که آن را در زیر مشاهده می‌کنید.
$$ 2 mathrm{Na}+mathrm{Cl}_2 rightarrow 2 mathrm{NaCl} $$
در این واکنش عنصر سدیم بهصورت فلز جامد و عنصر کلر در حالت گازی خود قرار دارد. در این واکنش به ازای هر ۲ مولکول سدیم به ۱ مولکول دواتمی کلر نیاز است. این نوع واکنش بین یک فلز قلیایی و هالوژن به شدت گرماده است.
در ادامه می‌خواهیم به تعدادی از مهم‌ترین ویژگیهای نمک سدیم کلرید اشاره کنیم.
- نمک سدیم کلرید دارای رنگ سفید است و شفافیت دارد.
- این نمک فاقد بو است.
- نقطه ذوب سدیم کلرید برابر با ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد است.
- نقطه جوش این نمک برابر با ۱۴۶۴ درجه سانتی‌گراد است.
انواع نمک ها در شیمی
انواع نمک ها را می‌توان با توجه به ویژگیهای مختلف آنها از جمله شیوه تولید، ترکیبات سازنده و سطح $$pH$$ در محلول آبی به دسته‌های مختلفی طبقه‌بندی کرد. در زیر یکی از طبقه‌بندی‌های رایج نمکها را مشاهده می‌کنید.
- نمکهای ساده
- نمکهای اسیدی
- نمکهای بازی
- نمکهای خنثی
- نمکهای دوتایی
- نمکهای پیچیده
- نمکهای ترکیبی
در ادامه می‌خواهیم به معرفی هر یک از این دسته نمکها بپردازیم و در هر مورد تعدادی مثال را نیز عنوان می‌کنیم.
نمکهای ساده
«نمکهای ساده» (Simple Salts) از واکنش خنثی شدن بین یک اسید و یک باز به وجود می‌آید. این دسته از نمکها را با توجه به محصولاتی که به دست می‌دهند می‌توان به انواع نمک اسیدی، بازی و خنثی دسته‌بندی کرد. سدیم کلرید با فرمول شیمیایی $$NaCl$$ مثالی از نمکهای ساده به شمار می‌آید.
نمکهای اسیدی
«نمکهای اسیدی» (Acidic Salts) از واکنش بین یک اسید قوی و یک بار ضعیف به دست می‌آیند. مقدار $$pH$$ این نوع نمکها از ۷ کمتر است زیرا در آنها واکنش خنثی شدن بهصورت کامل انجام نمی‌شود.
مثال از نمکهای اسیدی
- سدیم کربنات $$(NaHCO_3)$$
- آمونیوم کلرید $$(NH_4Cl)$$
نمکهای بازی
«نمکها بازی» (Basic Salts) درست عکس نمکهای اسیدی هستند یعنی از واکنش بین یک اسید ضعیف و باز قوی به وجود می‌آیند. در این دسته نمکها نیز واکنش خنثی شدن کامل نمی‌شود و باعث افزایش مقدار $$pH$$ آنها به بالای ۷٫۲ می‌شود.
مثال از نمکهای بازی
- سدیم استات $$(NAOOCCH_3)$$
- پتاسیم سیانید $$(KCN)$$
- روی کلرید هیدروکسید $$(Zn(OH)Cl)$$
نمکهای خنثی
در «نمکهای خنثی» (Neutral Salts) یون هیدروژن و هیدروکسیل قابل جایگزینی وجود ندارد و به همین دلیل مقدار $$pH$$ آنها در حد خنثی است.
مثال از نمکهای خنثی
- پتاسیم کلرات $$(KClO_3)$$
- کلسیم فسفات $$(Ca_3(PO_4)_2)$$
- سدیم نیترات $$(NaNO_3)$$
نمکهای دوتایی
«نمکهای دوتایی» (Double Salts) از واکنش بین نمکهای ساده به دست می‌آید. در این نمکها در هر مولکول بیش از یک آنیون یا یک کاتیون وجود دارد.
مثال از نمکهای دوتایی
- پتاسیم سریم فلوئورید $$(KCeF_4)$$
- نمک مور $$((NH_4)_2Fe(SO_4)_2.6H_2O)$$
نمکهای پیچیده
«نمکهای پیچیده» (Complex Salts) مخلوطی از ترکیبات مولکولی و یونها هستند، به این صورت که همزمان حاوی یون‌های باردار و مولکول‌های خنثی خواهند بود. در این نمکها یک فلز مرکزی توسط یونها و مولکول‌های خنثی احاطه می‌شود و کمپلکسی را به وجود می‌آورد.
مثال از نمکهای پیچیده
- تترا آمینو مس سولفات $$([Cu(NH_3)_4]SO_4)$$
- هگزآمین کرومیم (III) کلرید $$(Cr(NH_3)_6Cl_3)$$
نمکهای ترکیبی
«نمکهای ترکیبی» (Mixed Salts) به دو صورت وجود دارند. این نمکها ممکن است از دو آنیون تشکیل شوند که یک کاتیون را با هم به اشتراک می‌گذارند یا برعکس، متشکل از دو کاتیون که یک آنیون را با یکدیگر به اشتراک گذاشته‌اند. این دسته از نمکها از واکنش بیش از یک اسید و یک باز با یکدیگر به وجود می‌آیند.
مثال از نمکهای ترکیبی
- پودر رنگ‌بر $$(Ca(ClO)_2)$$
- سدیم پتاسیم سولفات $$(NaKSO_4)$$
نمک اسیدهای چند پروتونه
در این بخش می‌خواهیم به بررسی «نمک اسیدهای چند پروتونه» (Salts of Polyprotic Acids) بپردازیم که نسبت به انواع نمکهای دیگر پیچیدگی بیشتری دارند اما همچنان نمک هستند و مواردی که پیش از این در مورد نمکها مرور کردیم در مورد آنها نیز صدق می‌کند. در این مورد چون با اسیدها سروکار داریم، مقدار $$pH$$ نمکهای آنها همیشه بالاتر از ۷ خواهد بود.
یکی از مهم‌ترین مواردی که در مورد نمک اسیدهای چند پروتونه باید بدانیم، نحوه انتقال یون هیدرونیوم در آنها است که در ادامه به بررسی یک مثال به آن خواهیم پرداخت. واکنش زیر مربوطه به تفکیک کربونیک اسید با فرمول شیمیایی $$H_2CO_3$$ است.
$$ {H_2CO_3(aq) + H_2O(l) rightleftharpoons H_3O^{+}(aq) + HCO^{-}_3(aq)} nonumber $$
$$ K_{a1} = 2.5 times 10^{-4} $$
در محصول همچنان هیدروژن وجود دارد، بنابراین این واکنش می‌تواند یک مرحله دیگر نیز ادامه پیدا کند.
$$ {HCO^{-}_3(aq) + H_2O(l) rightleftharpoons H_3O^{+}(aq) + CO^{2-}_3(aq)} nonumber $$
$$ K_{a2} = 5.61 times 10^{-11} $$
در این صورت برای محاسبه مقدار $$K_b$$ گونه $$CO_3^{2-}$$ در واکنش اول می‌توان از رابطه زیر استفاده کرد.
$$ K_{b1} = dfrac{K_w}{K_{a2}} $$
نمک آبدار و نمک بدون آب
«نمک آبدار» (Anhydrous Salt) نمکی است که در فرمول شیمیایی خود فاقد مولکول آب است. دو نمک سدیم کلرید با فرمول شیمیایی $$NaCl$$ و مس سولفات با فرمول شیمیایی $$CuSO_4$$ نمونه‌هایی از نمک بدون آب هستند.
از طرف دیگر نمک‌هایی وجود دارند که در ساختار خود شامل مولکول آب می‌شوند. برای مثال به نمک مس سولفات پنج آبه با فرمول شیمیایی $$CuSO_4.5H_2O$$ توجه کنید که دارای ۵ مولکول آب است.
تفاوت نمکهای محلول و نمکهای نامحلول
نمکهای محلول به یون‌های سازنده خود تفکیک می‌شوند و با رسوخ در مولکول‌های حلال، محلولی را به وجود می‌آورند. در برخی موارد برای حل شدن یک نمک یا ایجاد محلولی با درجه اشباع بالاتر، به وجود منبع گرما نیاز است. از طرفی نمک‌هایی وجود دارند که این قابلیت را ندارند و نامحلول خوانده می‌شوند. از جمله نمکهای نامحلول می‌توان به جیوه یدید و سرب سولفات اشاره کرد. برای پی بردن به محلول بودن یا نامحلول بودن یک نمک می‌توان از فهرست زیر بهره گرفت.
- نمکهای نیترات: همگی محلول هستند.
- نمکهای آمونیوم: همگی محلول هستند.
- نمکهای کلرید: همگی به جز $$AgCl$$ و $$HCl$$ و $$PbCl_2$$ در آب محلول هستند.
- نمکهای سولفات: همگی به جز $$PbSO_4$$ و $$CaSO_4$$ و $$BaSO_4$$ و $$Ag_2SO_4$$ در آب محلول هستند.
- نمکهای کربنات: همگی به جز $$Na_2CO_3$$ و $$K_2CO_3$$ و $$(NH_4)_2CO_3$$ در آب نامحلول هستند.
- نمکهای مس(II): همگی به جز $$Pb(NO_3)_2$$ و $$Pb(CH_3COO)_2$$ نامحلول هستند.
- نمکهای اتانوات: همگی محلول هستند.
- نمکهای سدیم: همگی محلول هستند.
- نمکهای پتاسیم: همگی محلول هستند.
محلول انواع نمک
بسیاری از نمک‌هایی که با آنها آشنا شدیم در آب محلول هستند، در این بخش می‌خواهیم بدانیم محلول حاصل از آنها چه ویژگی‌هایی از خود نشان می‌دهد و دارای چه مقداری از $$pH$$ هستند.
نمک اسید قوی و باز قوی
نمک حاصل از اسید قوی و باز ضعیف دستخوش هیدرولیز نمی‌شود و مقدار $$pH$$ محلول آن خنثی و مساوی با ۷ باقی می‌ماند. تفکیک هالیدها و فلزهای قلیایی بر غلظت $$H^+$$ اثرگذار نیست زیرا کاتیون آنها غلظت $$H^+$$ را تغییر نمی‌دهد و آنیون آنها نیز قادر به جذب این یون از آب نیست و همین دلیل خنثی بودن نمک خوراکی است. به‌طور کلی می‌توان اینطور بیان کرد که نمکهای حاوی هالیدها (به جز فلوئور) و فلزهای قلیایی (به جز $$Be^{2+}$$ ) به یون‌های ناظر خود تفکیک می‌شوند.
نمک اسید ضعیف و بازی قوی
نمک‌هایی که از ترکیب اسید ضعیف و باز قوی به وجود می‌آیند، هیدرولیز می‌شوند و مقدار $$pH$$ آنها بیشتر از ۷ است. از آنجا که آنیون این نمک از اسید ضعیف گرفته شده است، می‌تواند در واکنش با آب از آن پروتون دریافت کند. در این صورت آب نقش اسید را ایفا می‌کند و از خود یون هیدروکسید به جا می‌گذارد. کاتیون این نمک از باز قوی است (فلزهای قلیایی و فلزهای قلیایی خاکی) و دستخوش تفکیک می‌شود. در این صورت باعث تغییر در مقدار یون $$H^+$$ نخواهد شد.
نمک اسید قوی و باز ضعیف
نمک اسید قوی و باز ضعیف هیدرولیز می‌شود و مقدار $$pH$$ محلول آن کمتر از ۷ خواهد بود. در این هیدرولیز کاتیون باز ضعیف یک پروتون به آن می‌دهد و طی آن یک یون هیدرونیوم تشکیل می‌شود. در عین حال آنیون تنها به یون‌های ناظر تفکیک می‌شود و بر غلظت یون $$H^+$$ تاثیری نخواهد داشت.
نمک اسید ضعیف و باز ضعیف
نمکهای حاصل از اسید ضعیف و باز ضعیف نیز دستخوش هیدرولیز می‌شوند اما این فرآیند در آنها پیچیدگی بیشتری دارد و برای مطالعه آنها نیاز به مقادیر $$K_a$$ و $$K_b$$ داریم. در این صورت کاتیون اسیدی و آنیون بازی است و می‌توانند یون هیدرونیوم یا هیدروکسید را ایجاد کنند که بستگی به سرعت واکنش آنها با آب دارد.
نام گذاری انواع نمک
همانطور که تا اینجا مشاهده کردید، نمکها انواع بسیاری زیادی دارند و به همین دلیل باید روشی سیستماتیک برای نام‌گذاری آنها وجود داشته باشد تا از بروز هرگونه خطا جلوگیری شود.
در این بخش می‌خواهیم با روش نام‌گذاری سیستماتیک انواع نمک آشنا شویم. پیش از آن باید نام تعدادی از آنیون‌ها و کاتیون‌های معروف را به خاطر بسپریم.
در زیر جدول نام کاتیون‌های دارای ۱+ را مشاهده می‌کنید.
| فرمول شیمیایی کاتیون | نام کاتیون |
| $$H^+$$ | هیدروژن |
| $$Li^+$$ | لیتیم |
| $$Na^+$$ | سدیم |
| $$K^+$$ | پتاسیم |
| $$Rb^+$$ | روبیدیم |
| $$Cs^+$$ | سزیم |
| $$Cu^+$$ | مس(I) |
همچنین به یون چند اتمی با فرمول شیمیایی $$NH_4^+$$ «آمونیوم» یا «آزونیوم» گفته می‌شود. در زیر جدول نام کاتیون‌های دارای ۲+ را مشاهده می‌کنید.
| فرمول شیمیایی کاتیون | نام کاتیون |
| $$Mg^{2+}$$ | منیزیم |
| $$Ca^{2+}$$ | کلسیم |
| $$Sr^{2+}$$ | استرانسیوم |
| $$Ba^{2+}$$ | باریم |
| $$Zn^{2+}$$ | روی |
| $$Fe^{2+}$$ | آهن(II) |
| $$Cu^{2+}$$ | مس(II) |
| $$Sn^{2+}$$ | قلع(II) |
| $$Pb^{2+}$$ | سرب(II) |
در زیر جدول نام کاتیون‌های دارای ۳+ را مشاهده می‌کنید.
| فرمول شیمیایی کاتیون | نام کاتیون |
| $$Fe^{3+}$$ | آهن(III) |
در زیر جدول نام کاتیون‌های دارای ۴+ را مشاهده می‌کنید.
| فرمول شیمیایی کاتیون | نام کاتیون |
| $$Sn^{4+}$$ | قلع(IV) |
| $$Pb^{4+}$$ | سرب(IV) |
در ادامه می‌خواهیم نام تعدادی از آنیون‌های تک‌اتمی پرتکرار را بررسی کنیم.
| فرمول شیمیایی آنیون تک اتمی | نام آنیون |
| $$H^-$$ | هیدرید |
| $$N^{3-}$$ | نیترید |
| $$P^{3-}$$ | فسفید |
| $$O^{2-}$$ | اکسید |
| $$S^{2-}$$ | سولفید |
| $$F^-$$ | فلوئورید |
| $$Cl^-$$ | کلرید |
| $$Br^-$$ | برمید |
| $$I^-$$ | یدید |
بسیاری از آنیون‌ها بهصورت چند اتمی حضور دارند که در جدول زیر آنها را مشاهده می‌کنید.
| فرمول شیمیایی آنیون چند اتمی | نام آنیون |
| $$NO_3^-$$ | نیترات |
| $$NO_2^-$$ | نیتریت |
| $$HCO_3^-$$ | هیدروژن کربنات |
| $$CO_3^{2-}$$ | کربنات |
| $$HSO_4^-$$ | هیدروژن سولفات |
| $$SO_4^{2-}$$ | سولفات |
| $$HSO_3^-$$ | هیدروژن سولفیت |
| $$SO_3^{2-}$$ | سولفیت |
| $$H_2PO_4^-$$ | دی‌هیدروژن فسفات |
| $$HPO_4^{2-}$$ | هیدروژن فسفات |
| $$PO_4^{3-}$$ | فسفات |
| $$H_2PO_3^-$$ | دی‌هیدروژن فسفیت |
| $$HPO_3^{2-}$$ | هیدروژن فسفیت |
| $$PO_3^{3-}$$ | فسفیت |
| $$ClO_4^-$$ | پرکلرات |
| $$ClO_3^-$$ | کلرات |
| $$ClO_2^-$$ | کلریت |
| $$OCl^-$$ | هیپوکلریت |
حال که با نام آنیون‌ها و کاتیون‌های سازنده ترکیبات نمکی آشنا شدیم، می‌خواهیم به نحوه نام‌گذاری انواع نمک با در دست داشتن فرمول شیمیایی آن بپردازیم.
روش نام‌گذاری انواع نمک
در این مرحله می‌خواهیم با بررسی یک مثال روش نام‌گذاری نمک را مورد بررسی قرار دهیم. برای این کار نمکی با فرمول شیمیایی $$M_aX_b$$ را در نظر داشته باشید. در این فرمول ابتدا کاتیون بدون بار آورده شده است و سپس آنیون بدون بار. بنابراین تا اینجا می‌دانیم که کاتیون این نمک $$M$$ و آنیون آن $$X$$ است. هچنین می‌توانیم تعداد هر کدام از یونها را نیز به دست آوریم، به‌صورتی که هر زیروند نشان‌دهنده تعداد یونها است. در نتیجه از کاتیون $$M$$ به تعداد $$a$$ و از کاتیون $$X$$ به تعداد $$b$$ وجود دارد.
فرض کنید در این نمک، تنها ۱ کاتیون حضور داشته باشد، در این صورت فرمول شیمیایی آن را می‌توان به شکل $$MX_b$$ نوشت. همچنین در صورتی که تعداد کاتیون‌ها ۱ باشد، فرمول آن به شکل $$M_aX$$ خواهد بود. در نهایت حالتی را در نظر بگیرید که هم تعداد کاتیون، هم آنیون برابر با ۱ باشد که فرمول شیمیایی آن را می‌توان بهصورت $$MX$$ نوشت. توجه داشته باشید در صورتی که کاتیون یا آنیون این نمک چند اتمی باشد، باید برای نشان دادن تعداد، آن را داخل پرانتز قرار دهیم. برای مثال فرمول این نمک در صورت چنداتمی بودن کاتیون به شکل $$(M)_aX_b$$ صحیح است. همچنین $$(M)_a(X)_b$$ فرمول این نمک زمانی است که هم آنیون، هم کاتیون آن چنداتمی باشد. نکته‌ای که باید به آن توجه داشته باشید این است که نمکها دارای بار کلی برابر با صفر هستند، به این معنا که مقدار بار الکتریکی مثبت و منفی در آنها با یکدیگر برابر است. از این اطلاعات می‌توانیم بری نام‌گذاری انواع نمک بهره ببریم.
مراحل نام‌گذاری انواع نمک
در این بخش مراحل نام‌گذاری نمکی با فرمول شیمیایی $$NaI$$ را بررسی خواهیم کرد.
- در مرحله اول فرمول این نمک را به دو بخش تقسیم می‌کنیم. بخش اول کاتیون $$Na$$ و بخش دوم آنیون $$I$$ است.
- سپس نام هر کدام از یون‌های موجود در فرمول را می‌نویسیم. نام بخش کاتیونی $$Na$$ سدیم و نام بخش آنیونی $$I$$ ید است.
- سپس باید بار الکتریکی آنیون این نمک را به دست آوریم. عنصر ید به گروه ۱۷ جدول تناوبی تعلق دارد، بنابراین بار آن برابر با ۱- خواهد بود.
- با در دست داشتن بار الکتریکی آنیون، تعداد بار کل آنیون‌ها را محاسبه می‌کنیم که در این فرمول تنها ۱ عدد ید داریم و بار الکتریکی کل نیز برابر با ۱- است.
- پیشتر گفتیم که تعداد کل بارهای الکتریکی آنیون و کاتیون با یکدیگر برابر و دارای علامت مخالف است. در این صورت بار الکتریکی کل کاتیون‌های این نمک برابر با ۱+ است.
- با در دست داشتن بار الکتریکی کل کاتیون‌ها می‌توانیم بار هر کدام از آنها را به دست آوریم. در این فرمول تنها یک کاتیون حضور دارد، بنابراین بار هر کاتیون برابر با ۱+ است.
- سپس نام کاتیون و آنیون را با در دست داشتن بار آنها مشخص می‌کنیم. نام کاتیون $$Na^+$$ سدیم است و نیازی به آوردن مقدار بار آن در نام وجود ندارد. نام آنیون $$I^{-} $$ نیز یدید است. بنابراین می‌توان این نمک را بهصورت «سدیم یدید» نام‌گذاری کرد.
مثال از نام‌گذاری نمک
در این بخش به بررسی مثالی از نام‌گذاری نمکها می‌پردازیم.
مثال اول
نام نمکی با فرمول شیمیایی $$FeCl_2$$ چیست؟
پاسخ
- در مرحله اول باید فرمول این نمک را به دو بخش تقسیم کنیم. بخش اول کاتیون $$Fe$$ و بخش دوم آنیون $$Cl$$ است.
- نام هر کدام از یون‌های موجود در فرمول را می‌نویسیم. نام بخش کاتیونی، آهن و نام بخش آنیونی کلر است.
- سپس بار الکتریکی آنیون این نمک را به دست میآوریم. عنصر کلر هالوژن و به گروه ۱۷ جدول تناوبی متعلق است، بنابراین بار الکتریکی آن برابر با ۱- خواهد بود.
- با دانستن بار یک آنیون، تعداد بار کل آنیون‌ها را محاسبه می‌کنیم. در این نمک ۲ کلر وجود دارد و بار الکتریکی کل آنیون برابر با ۲- است.
- از آنجا که تعداد کل بارهای الکتریکی آنیون و کاتیون با یکدیگر برابر و دارای علامت مخالف است، بار الکتریکی کل کاتیون‌های این نمک برابر با ۲+ خواهد بود.
- با داشتن بار الکتریکی کل کاتیون، بار هر کدام از آنها را به دست میآوریم. در این فرمول تنها یک کاتیون حضور دارد، بنابراین بار آن برابر با ۲+ است.
- سپس نام کاتیون و آنیون را با در دست داشتن بار آنها پشت هم می‌نویسیم. نام کاتیون $$Fe^{2+}$$ بهصورت آهن(II) صحیح است. نام آنیون $$Cl^-$$ نیز کلرید است. بنابراین نام این نمک بهصورت «آهن(II) کلرید» صحیح است. همچنین می‌توان آن را «آهن(+۲) کلرید» نیز نامید.
مثال دوم
نام نمک $$CuSO_4$$ را با توجه به قوانین گفته شده بنویسید.
پاسخ
در این نمک، آنیونی داریم که چنداتمی است و با طی کردن مراحل قبلی می‌توانیم آن را نام‌گذاری کنیم.
- ابتدا فرمول این نمک را به دو قسمت تقسیم کنیم. قسمت اول کاتیون $$Cu$$ و قسمت دوم آنیون $$SO_4$$ است.
- سپس باید نام هر کدام از یونها را بنویسیم. نام بخش کاتیونی، مس و نام بخش آنیونی سولفات است. نام آنیون‌های چنداتمی را در جدول بالا آورده‌ایم.
- در مرحله بعدی بار الکتریکی آنیون سولفاتی را به دست میآوریم. فرمول شیمیایی سولفات بهصورت $$SO_4^{2-}$$ است و همانطور که مشاهده می‌کنید روی خود ۲ بار الکتریکی منفی دارد.
- با دانستن بار سولفات، باید تعداد بار کل آنیون‌ها را محاسبه کنیم. در این نمک تنها ۱ سولفات وجود دارد، در نتیجه بار الکتریکی کل آنیون برابر با ۲- است.
- می‌دانیم که کل بارهای الکتریکی آنیون و کاتیون با یکدیگر برابر و دارای علامت مخالف است، در این صورت بار الکتریکی کل کاتیون‌های این نمک برابر با ۲+ خواهد بود.
- با داشتن بار الکتریکی کل کاتیون، بار هر کدام از آنها را به دست میآوریم. در این فرمول تنها یک مس وجود دارد و بار آن برابر با ۲+ است.
- سپس نام کاتیون و آنیون را پشت هم می‌نویسیم. نام کاتیون $$Cu^{2+}$$ بهصورت مس(II) آورده می‌شود. نام آنیون نیز همانطور که پیشتر گفتیم سولفات است. بنابراین نام این نمک بهصورت «مس(II) سولفات» یا «مس(+۲) سولفات» صحیح است.
ویژگی انواع نمک ها
همانطور که در دسته‌بندی نمکها مشاهده کردید، این ترکیبات بسیار متنوع هستند. در این بخش می‌خواهیم برای آشنایی بیشتر با آنها تعدادی از مهم‌ترین ویژگیهای آنها را مورد بررسی قرار دهیم.
طعم انواع نمک ها
گرچه بسیاری از نمکهای طعم شوری دارند، نمکهای زیادی وجود دارند که شور نیستند. برای مثال نمک سرب(II) استات، طعمی شیرین دارد اما سمی به شمار می‌رود. نمک منیزیم سولفات تلخ است در حالی که نمک سدیم بی‌تارتارات ترش است.
رنگ انواع نمک ها
بسیاری از انواع نمک ها ظاهری شفاف و نیمه‌شفاف دارند اما نمک‌هایی وجود دارند که کاملا کدر هستند. ویژگی‌هایی مانند شفافیت و رنگ یک نمک توسط آرایش و چیدمان بلور آن تعیین می‌شود به همین دلیل انواع نمکها رنگ‌های متفاوتی دارند که بستگی به ساختار ترکیبات یونی آنها دارد. برای مثال نمک کبالت نیترات به دلیل حضور کبالت (II) هیدراته قرمز است، در حالی که مس سولفات به دلیل وجود کروموفور مس (II) رنگی آبی از خود نشان می‌دهد.
بوی انواع نمک
نمک‌هایی که طی واکنش خنثی شدن توسط یک اسید قوی با یک باز قوی به وجود می‌آید، فاقد بو هستند. با این حال نمک‌هایی که از واکنش بین اسید قوی با باز ضعیف یا اسید ضعیف و باز قوی به وجود می‌آیند، ممکن است از خود بویی منتشر کنند. از معروف‌‌ترین این نمکها می‌توان به نمکهای سیانید اشاره کرد که از هیدروژن سیانید به دست می‌آید. این نمکها بویی شبیه به بادام دارند.
انحلال‌پذیری انواع نمک
از آنجا که نمکها ترکیباتی یونی هستند، بیشتر آنها به مقدار زیادی در آب و دیگر حلال‌‌های شیمیایی انحلال‌پذیری دارند. در این بین نمک‌هایی مانند هگزاکلرو پلاتینات، پتاسیم کبالت نیتریل و کربنا‌‌ت‌های فلزی استثنا به شمار می‌روند.
هدایت الکتریکی انواع نمک
نمکها به حالت مذاب و محلول دارای هدایت الکتریکی هستند زیرا از ترکیبات یونی تشکیل شده‌اند و ویژگیهای قطبی دارند.
نقطه ذوب انواع نمک
نواع نمک ها به دلیل داشتن پیوندهای یونی مستحکم دارای نقطه ذوب بالایی هستند. برای مثال نمک سفره با فرمول شیمیایی $$NaCl$$ در ۸۰۱ درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شود.
کاربرد انواع نمک
نمکها گوناگونی فراوانی دارند و به همین دلیل در زمینه‌های بسیار زیادی مورد استفاده قرار می‌گیرند که در ادامه به برخی از مهم‌ترین این کاربردها اشاره می‌کنیم.
کاربرد نمک در غذا و آشپزی
نمک خوراکی یکی از مهم‌ترین فرآورده‌هایی است که در آشپزی برای طعم‌دهی به غذا از آن استفاده می‌شود. در برخی موارد وجود نمک به بافت مواد غذایی نیز کمک می‌کند و باعث بهبود آنها می‌شود. برای مثال استفاده از نمک در نان باعث استحکام ساختار گلوتن آن می‌شود.
کاربرد نمک در پزشکی و سلامت
نمکها نقش به‌سزایی در حفظ سلامت بدن دارند. برای مثال محلول‌های نمکی که ترکیبی از نمک و آب هستند برای آب‌رسانی به بدن بیمار و شستشوی زخم‌ها به کار گرفته می‌شوند. نمک «اپسوم» (Epsom) برای قرن‌ها در تسکین دردهایی مانند درد عضلات استفاده می‌شود.
با این حال مقدار مصرف نمک باید محدودیت داشته باشد زیرا در صورت استفاده بیش از اندازه باعث ایجاد فشار خون و مشکلات دیگر می‌شود. همچنین برخی از نمکها مانند نمک هیمالیا شامل مقادیر از ترکیبات معدنی و برای بدن مفید هستند.
کاربرد نمک در صنعت و کشاورزی
نمکها استفاده بسیار گستردهای در انواع صنایع دارند برای مثال در تولید ترکیبات شیمیایی مانند سود سوزآور از آنها کمک گرفته می‌شود. همچنین در کشاورزی از نمکها به عنوان کود شیمیایی برای تامین مواد مغذی مورد نیاز گیاهان استفاده می‌کنند. مورد استفاده دیگر نمکها در کشاورزی کنترل آفت‌ها و بیماری‌های مرتبط با گیاهان است.
از نمکها در فرآیند تسویه و خالص‌سازی آب نیز بهره می‌برند. در زمستان‌ها ترکیبات نمکی کمک شایان توجهی به باز کردن جاده‌های برفی از طریق آب کردن آنها می‌کنند.
مشاهده می‌کنید که انواع نمکها بسیار با ارزش هستند. در فهرست زیر به کاربرد تعدادی از مهم‌ترین و پرکاربردترین انواع نمک ها اشاره می‌کنیم.
- سدیم کلرید: این نمک که به نام نمک سفره نیز شناخته می‌شود برای طعم‌دهی و نگهداری مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- سدیم نیترات: از این نمک در تولید مواد منفجره و کودهای شمیایی استفاده می‌شود.
- پتاسیم پرمنگنات: در برخی موارد برای درمان مشکلات پوستی مانند قارچ به کار گرفته می‌شود. همچنین در تولید ترکیبات آلی سنتزی مانند آسکوربیک اسید کاربرد دارد.
- تترا آمینو کوپریک سولفات: این نمک در تولید پارچه‌های مصنوعی به کار می‌رود.
تاریخچه کشف نمک
کشف انواع نمک نقش بسیار حیاتی در شکل‌گیری و پیشرفت بشر داشت. این ماده برای انسان‌ها در یونان باستان و دیگر تمدن‌های قدیمی بسیار باارزش بود. جالب است بدانید کلمه «دستمزد» (Salary) از ریشه لاتین کلمه «نمک» (Salt) گرفته شده است زیرا کارگران رومی به‌طور معمول دستمزد خود را به شکل نمک دریافت می‌کردند، به‌صورتی که ارزش آن با ارزش طلا برابری می‌کرد.
امروزه انواع نمک بخش جدایی‌ناپذیری از زندگی انسان هستند. نمکهای دریایی و معدنی حاوی مقادیر مشخصی از ترکیبات معدنی هستند که برای سلامت حیوانات و گیاهان ضروری است. یکی از مهم‌ترین کاربردهایی که از انواع نمک در طول تاریخ شده است و تا اکنون نیز ادامه دارد، کمک از آن برای نگهداری طولانی‌تر مواد غذایی است. به علاوه در مواردی که نیاز به انتقال مواد خوراکی در مسافتی طولانی باشد می‌توان از نمک برای افزایش ماندگاری آن بهره برد.
مثال و حل تمرین از انواع نمک
حال که با انواع نمک و ویژگیهای آنها آشنا شدیم، می‌خواهیم در این بخش ابتدا تعدادی مثال را به همراه پاسخ تشریحی بررسی کنیم و سپس به تعدادی تمرین چند‌گزینه‌ای بپردازیم.
مثال
در این بخش تعدادی مثال را به همراه پاسخ تشریحی آنها مورد بررسی قرار می‌دهیم. با دقت به این پاسخ‌های تشریحی می‌توان به پرسش‌های مشابه پاسخ داد.
مثال اول
در مورد هر نمک مقدار $$pH$$ آنها را در آب به دست آورید.
نمک شماره ا: $$NaOCl$$
یون‌های موجود در این نمک $$Na^+$$ و $$OCl^-$$ هستند که می‌توان واکنش بین آنها را بهصورت زیر نمایش داد.
$$ NaOCl _{(s)} rightarrow Na^+_{(aq)} + OCl^-_{(aq)} $$
در این بین یون سدیم هیدرولیز نمی‌شود اما $$OCl^-$$ توانایی هیدرولیز را دارد زیرا باز مزدوج $$HOCl$$ است. این گونه یونی بهصورت یک باز عمل می‌کند و از آب یک پروتون را دریافت می‌کند که می‌توان واکنش آن را به شکل زیر نوشت.
$$ OCl^-_{(aq)} + H_2O_{(l)} rightleftharpoons HOCl_{(aq)} + OH^-_{(aq)} $$
توجه داشته باشید که یون سدیم ناظر است و به همین دلیل می‌توان آن را به سادگی از دو سمت واکنش حذف کرد. همانطور که مشاهده می‌کنید طی این واکنش یون هیدروکسید به وجود می‌آید و باعث بازی شدن محیط می‌شود، بنابراین مقدار $$pH$$ در این محیط از ۷ بیشتر است.
نمک شماره ۲: $$KCN$$
یون‌های این نمک را می‌توان بهصورت $$K^+$$ و $$CN^-$$ تفکیک کرد که واکنش آنها را در زیر مشاهده می‌کنید.
$$ KCN_{(s)}rightarrow K^+_{(aq)} + CN^-_{(aq)} $$
یون $$K^+$$ هیدرولیز نمی‌شود اما آنیون $$CN^-$$ می‌تواند یک یون هیدرونیوم از آب دریافت کند و نتیجه بهصورت زیر خواهد بود.
$$ CN^-_{(aq)} + H_2O_{(l)}rightleftharpoons HCN_{(aq)} + OH^-_{(aq)} $$
در این واکنش نیز پتاسیم در دو طرف واکنش حذف شده است و به دلیل وجود یون هیدروکسید در سمت دوم واکنش، می‌توانیم اینطور جمع‌بندی کنیم که محیط حاصل از حل شدن این نمک قلیایی است.
نمک شماره ۳: $$NH_4NO_3$$
تفکیک یون‌های این نمک را می‌توان بهصورت زیر یادداشت کرد.
$$ NH_4NO_{3(s)} rightarrow NH^+_{4(aq)} + NO^-_{3(aq)} $$
توجه داشته باشید که یون $$NO_3^-$$ یون هیدرونیووم را به خود جذب نمی‌کند زیرا از یک اسید قوی به وجود آمده است. در این صورت مقدار $$K_b$$ آن بسیار کوچک خواهد بود. با این حال یون $$NH_4^+$$ یک الکترون از دست می‌دهد و نقش اسید را ایفا می‌کند زیرا اسید مزدوج آمونیاک است. واکنش آن را می‌توانید در زیر مشاهده کنید.
$$ NH^+_{4(aq)} + H_2O_{(l)} rightleftharpoons NH_{3(aq)} + H_3O^+_{(aq)} $$
همانطور که مشاهده می‌کنید در این واکنش یون‌های ناظر حذف شده‌اند و در سمت دوم آن یون هیدرونیوم وجود دارد، بنابراین محیط اسیدی است و مقدار $$pH$$ آن کمتر از ۷ خواهد بود.
مثال دوم
با توجه به قوانین نام‌گذاری انواع نمک، $$Ca(OH)_2$$ را چگونه می‌نامید؟
پاسخ
با کمک مراحلی که عنوان کردیم، می‌توانیم این نمک را نام‌گذاری کنیم که به شرح زیر هستند.
- ابتدا این نمک را به بخش اول کاتیون $$Ca$$ و بخش دوم آنیون $$OH$$ تقسیم می‌کنیم.
- سپس باید نام هر کدام از آنها را بنویسیم. نام بخش کاتیونی کلسیم و نام بخش آنیونی هیدروکسید است.
- در مرحله بعد بار الکتریکی آنیون این نمک یعنی هیدروکسید را به دست میآوریم. هیدروکسید یک آنیون چنداتمی و بار آن برابر با ۱- خواهد بود.
- با در دست داشتن بار الکتریکی این آنیون، تعداد بار کل آنیون‌ها را محاسبه می‌کنیم. با توجه به اینکه در این نمک ۲ هیدروکسید وجود دارد، بار الکتریکی کل آن برابر با ۲- است.
- از آنجا که تعداد بار الکتریکی کل آنیون‌ها و کاتیون‌ها برابر و با علامت مخالف است، بار الکتریکی کل مس ۲+ خواهد بود.
- با دانستن بار الکتریکی کل کاتیون‌ها، بار هر کدام از آنها را به دست میآوریم. در این فرمول تنها یک کاتیون حضور دارد، بنابراین بار هر کاتیون برابر با ۲+ است.
- در نهایت نیز نام کاتیون و آنیون را به دنبال هم میآوریم. نام کاتیون این نمک $$Ca^{2+}$$ کلسیم است از آنجا که به گروه دوم تعلق دارد، نیازی به ذکر مقدار بار آن وجود ندارد. نام آنیون نیز همانطور که پیشتر گفتیم هیدروکسید است. بنابراین می‌توان این نمک را بهصورت «کلسیم هیدروکسید» نام‌گذاری کرد.
تمرین
حال که تعدادی مثال را مرور کردیم، در این بخش به بررسی تمرین‌های چند‌گزینه‌ای می‌پردازیم.
تمرین اول
کدام یک از نمکهای زیر به دسته نمکهای خنثی تعلق ندارد؟
پتاسیم کلرات $$(KClO_3)$$
تترا آمینو مس سولفات $$([Cu(NH_3)_4]SO_4)$$
کلسیم فسفات $$(Ca_3(PO_4)_2)$$
سدیم نیترات $$(NaNO_3)$$
تمرین دوم
کدام یک از گزینه‌های زیر یک نمک محلول است؟
تمرین سوم
در کدام یک از گزینه‌های زیر یک نمک بازی آورده شده است؟
سدیم کربنات $$(NaHCO_3)$$
هگزآمین کرومیم (III) کلرید $$(Cr(NH_3)_6Cl_3)$$
کلسیم فسفات $$(Ca_3(PO_4)_2)$$
پتاسیم سیانید $$(KCN)$$
تمرین چهارم
در کدام یک از گزینه‌های زیر یک نمک نامحلول را مشاهده می‌کنید؟
تمرین پنجم
کدام یک از گزینه‌های زیر نمونه‌ای از نمک دوتایی است؟
نمک مور $$(((NH_4)_2Fe(SO_4)_2.6H_2O))$$
تترا آمینو مس سولفات $$([Cu(NH_3)_4]SO_4)$$
هگزآمین کرومیم (III) کلرید $$(Cr(NH_3)_6Cl_3)$$
سدیم پتاسیم سولفات $$(NaKSO_4)$$
تمرین ششم
در کدام یک از گزینه‌های زیر تمامی نمکها محلول هستند؟
$$AgCl$$ و $$NaCl$$ و $$Pb(CH_3COO)_2$$
$$Na_2CO_3$$ و $$NaCl$$ و $$Pb(CH_3COO)_2$$
$$CaSO_4$$ و $$Ag_2SO_4$$ و $$K_2CO_3$$
$$CaSO_4$$ و $$NaCl$$ و $$K_2CO_3$$
تمرین هفتم
نمک $$PbSO_4$$ … و نمک $$(N_4)_2CO_3$$ … است.
نامحلول، محلول
نامحلول، نامحلول
محلول، نامحلول
تمرین هشتم
فرمول شیمیایی یون کلریت در کدام یک از گزینه‌های زیر بهصورت صحیح آورده شده است؟
تمرین نهم
نام نمکی با فرمول شیمیایی $$(NH_4)_2SO_4$$ در کدام یک از گزینه‌های زیر بهصورت صحیح آورده شده است؟
آمونیوم سولفات
آمونیوم سولفید
آمونیاک سولفات
سولفور آمونیوم
در این نمک هم آنیون، هم کاتیون چنداتمی هستند اما می‌توانیم از همان مجموعه قوانین برای نام‌گذاری آن استفاده کنیم.
- در مرحله اول فرمول این نمک را به دو بخش تقسیم می‌کنیم. بخش اول کاتیون $$NH_4$$ و بخش دوم آنیون $$SO_4^{2-}$$ است.
- سپس باید نام یون‌های موجود در فرمول را می‌نویسیم. نام بخش کاتیونی آمونیوم و نام بخش آنیونی سولفات است.
- پس از آن بار آنیون این نمک را به دست میآوریم. از جدول آنیون‌ها می‌دانیم که سولفات روی خود ۱- دارد.
- با در دست داشتن بار الکتریکی آنیون، تعداد بار کل آنیون‌ها را محاسبه می‌کنیم که در این فرمول تنها ۱ عدد سولفات داریم و بار الکتریکی کل نیز برابر با ۲- خواهد بود.
- می‌دانیم که تعداد کل بارهای الکتریکی آنیون و کاتیون با یکدیگر برابر و دارای علامت مخالف است. در این مورد بار کل کاتیون‌های این نمک برابر با ۲+ است.
- با در دست داشتن بار الکتریکی کل کاتیون‌ها، بار هر کدام از آنها را به دست میآوریم. در این فرمول دو یون آمونیوم حضور دارد، بنابراین بار هر کدام از آن ها برابر با ۱+ است.
- سپس نام کاتیون و آنیون را با در دست داشتن بار آنها مشخص می‌کنیم. نام این نمک بهصورت «آمونیوم سولفات» صحیح است.
تمرین دهم
نمک موجود در کدام یک از گزینه‌های زیر با حل شدن در آب محلولی اسیدی به دست می‌دهد؟
تمرین یازدهم
با توجه به انواع نمک و ویژگیهای آنها در شیمی کدام یک از گزینه‌های زیر صحیح است؟
نمکهای حاصل از واکنش بین اسید قوی و باز قوی دستخوش هیدرولیز نمی‌شوند و محلول آنها خنثی است.
محلول حاصل از نمک $$CH_3COONH_4$$ دارای $$pH$$ برابر با ۷ است.
محلول حاصل از نمک $$NH_4HSO_4$$ اسیدی است.
نمک سدیم کلرید هیدرولیز نمی‌شود.
تمرین دوازدهم
کدام یک از نمکهای زیر محلولی به دست می‌دهد که اسید ضعیف است؟
تمرین سیزدهم
کدام یک از نمکهای کلریدی زیر در آب نامحلول هستند؟
تمرین چهاردهم
انواع نمک ترکیباتی … هستند.
تمرین پانزدهم
پتاسیم سدیم تارتارات مثالی از نمکهای … است.
سوالات متداول
حال که با انواع نمک در شیمی و ویژگیهای آنها آشنا شدیم، می‌خواهیم در این بخش به تعدادی از پرتکرارترین و مهم‌ترین پرسش‌های پیرامون آن پاسخ دهیم.
انواع نمکها به چه دسته‌هایی تقسیم‌بندی می‌شوند؟
نمکها ترکیبات بسیاری متنوعی را تشکیل می‌دهند که از این بین می‌توان به نمک خنثی، نمک بازی، نمک دوتایی، نمک اسیدی، نمک ترکیبی و نمک پیچیده اشاره کرد.
تفاوت نمک آبدار و نمک بدون آب در چیست؟
نمک آبدار، نمکی است که در فرمول شیمیایی خود فاقد مولکول آب است. دو نمک سدیم کلرید با فرمول شیمیایی $$NaCl$$ و مس سولفات با فرمول شیمیایی $$CuSO_4$$ نمونه‌هایی از نمک بدون آب هستند. از طرف دیگر نمک‌هایی وجود دارند که در ساختار خود شامل مولکول آب می‌شوند. برای مثال به نمک مس سولفات پنج آبه با فرمول شیمیایی $$CuSO_4.5H_2O$$ توجه کنید.
آیا نمکها از نظر الکتریکی هادی هستند؟
بله، نمکها به حالت مذاب و محلول دارای هدایت الکتریکی هستند زیرا از ترکیبات یونی تشکیل شده‌اند.
آیا تمامی انواع نمک ها شور هستند؟
خیر، برخی نمکها مانند نمک سفره شور هستند اما نمکهای بسیاری وجود دارند که طعم تلخ، ترش یا شیرین دارند.
از انواع نمک در چه زمینه‌هایی استفاده می‌شود؟
از مهم‌ترین کاربردهای نمک می‌توان به غذا و آشپزی، صنعت، کشاورزی و پزشکی اشاره کرد.
آیا نمک حاصل از واکنش بین اسید ضعیف و باز قوی هیدرولیز می‌شود؟
بله، نمک‌هایی که از ترکیب اسید ضعیف و باز قوی به وجود می‌آیند، هیدرولیز می‌شوند و مقدار $$pH$$ آنها بیشتر از ۷ است
جمع‌بندی
هدف از این مطلب مجله فرادرس آشنایی با انواع نمک ها در شیمی و ساختار آنها بود. ابتدا به معرفی انواع نمکها با توجه به آنیون‌ها و کاتیون‌های تشکیل‌دهنده آنها پرداختیم و سپس از هر کدام تعدادی مثال آوردیم. در ادامه با روش نام‌گذاری این دسته از ترکیبات آشنا شدیم و تعدادی مثال را مورد بررسی قرار دادیم. سپس به ویژگی‌هایی پرداختیم که نمکها از خود به نمایش می‌گذارند و کاربردهای آنها را نیز بررسی کردیم. در نهایت به حل تعدادی مثال و تمرین پرداختیم و درک خود را این مفهوم محک زدیم.
source