Muối (theo góc độ hóa học)

Trong hóa học, muối là hợp chất bao gồm sự kết hợp của các ion dương (cation) và ion âm (anion). Để tạo ra muối, cần có sự cân bằng giữa các cation và anion sao cho sản phẩm cuối cùng không mang điện tích. Các ion này có thể là vô cơ như chloride (Cl⁻), hoặc hữu cơ như acetat (CH₃COO⁻); chúng cũng có thể là đơn nguyên tử như fluoride (F⁻) hoặc đa nguyên tử như sulfat (SO₄²⁻).

Khi hòa tan trong nước, các muối trở thành chất điện ly với khả năng dẫn điện, tương tự như muối khi nóng chảy. Nhiều ion hòa tan trong các môi trường như tế bào chất, máu, nước tiểu, nhựa cây và nước khoáng, thường không kết tinh thành muối sau khi nước bay hơi. Hàm lượng muối trong các dung dịch này được xác định dựa trên lượng ion có mặt.

Phân loại muối

Muối có thể được phân chia theo nhiều tiêu chí khác nhau. Muối sản sinh ion hydroxide khi hòa tan trong nước được gọi là muối bazơ. Muối tạo ra dung dịch có tính acid được gọi là muối acid. Muối trung hòa không có tính acid cũng như tính bazơ. Zwitterion chứa cả anion và cation trong cùng một phân tử nhưng không được coi là muối. Ví dụ về zwitterion bao gồm các amino acid, nhiều chất chuyển hóa, peptide và protein.

Tính chất của muối

Màu sắc của muối

Các muối rắn thường có xu hướng trong suốt, ví dụ như natri chloride. Độ mờ hoặc trong suốt có thể chỉ do sự khác biệt về kích thước giữa các tinh thể riêng lẻ. Ánh sáng phản xạ từ các ranh giới tinh thể khiến các tinh thể lớn có vẻ trong suốt hơn, trong khi các tập hợp tinh thể nhỏ hơn thường trông như bột trắng.

Muối có thể xuất hiện trong nhiều màu sắc khác nhau, tùy thuộc vào các anion hoặc cation chúng chứa. Ví dụ:

• Natri cromat có màu vàng nhờ ion cromat.
• Kali dichromat có màu cam do ion dichromat.
• Cobalt(II) nitrat có màu đỏ do ion cobalt trong dạng dihydrat ([Co(H₂O)₆]).
• Đồng(II) sulfat có màu xanh lam vì chứa đồng dihydrat với màu xanh.
• Thuốc tím có màu tím do ion permanganat.
• Nickel chloride thường có màu xanh lục từ [NiCl₂(H₂O)₄].
• Natri chloride và magnesi sulfat dạng heptahydrat không màu hoặc trắng vì các cation và anion không hấp thụ trong vùng nhìn thấy của quang phổ.

Một số khoáng chất được coi là muối vì chúng hòa tan trong nước. Ngược lại, các chất màu vô cơ thường không phải là muối vì sự không hòa tan cần thiết cho độ bền. Một số thuốc nhuộm hữu cơ là muối nhưng thường ít hòa tan trong nước.

Hương vị của muối

Các loại muối khác nhau có thể tạo ra tất cả năm vị cơ bản, ví dụ như vị mặn (natri chloride), vị ngọt (chì diacetat, có thể gây ngộ độc chì nếu ăn phải), vị chua (kali bitartrat), vị đắng (magnesi sulfat), và vị ngọt hoặc mặn (bột ngọt).

Mùi

Muối của acid mạnh và bazơ mạnh (gọi là 'muối mạnh') thường không bay hơi và không có mùi, trong khi muối của acid yếu hoặc bazơ yếu (gọi là 'muối yếu') có thể có mùi tương tự như mùi của acid liên hợp (như các acetat từ acid acetic có trong giấm) hoặc cyanide (có mùi hạnh nhân) hoặc bazơ liên hợp (như amonia từ muối amoni). Quá trình phân hủy thường xảy ra nhanh hơn khi có nước, vì quá trình thủy phân là phần còn lại của phản ứng thuận nghịch tạo thành muối yếu.

Tính tan

Nhiều hợp chất ion có khả năng hòa tan cao trong nước hoặc các dung môi phân cực khác. Khác với hợp chất phân tử, muối phân ly thành các anion và cation khi hòa tan. Độ hòa tan phụ thuộc vào năng lượng mạng tinh thể và lực kết dính giữa các ion trong chất rắn. Độ hòa tan của muối được xác định bởi khả năng tương tác của các ion với dung môi. Ví dụ, muối natri, kali và amoni thường tan tốt trong nước. Tuy nhiên, amoni hexachloroplatinate và kali cobaltinitrit là những ngoại lệ. Hầu hết các nitrat và nhiều sulfat hòa tan trong nước, nhưng bari sulfat, calci sulfat (ít tan) và chì (II) sulfat không tan nhiều do năng lượng mạng tinh thể cao. Hầu hết các muối carbonat kim loại không tan trong nước, trừ natri carbonat, kali carbonat và amoni carbonat.

Tính dẫn điện của muối

Muối là chất cách điện đặc trưng. Tuy nhiên, khi muối nóng chảy hoặc hòa tan trong dung dịch, nó trở thành chất dẫn điện. Vì vậy, muối lỏng (nóng chảy) và dung dịch chứa muối hòa tan (như natri chloride trong nước) được gọi là chất điện ly.

Điểm nóng chảy của muối

Muối thường có nhiệt độ nóng chảy cao. Ví dụ, natri chloride nóng chảy ở 801°C. Một số muối có năng lượng mạng tinh thể thấp có thể ở dạng lỏng tại hoặc gần nhiệt độ phòng. Các muối này thường là hỗn hợp của muối và chất lỏng ion, chứa cation hữu cơ, và thể hiện các tính chất đặc biệt như dung môi.

Tính chất hóa học của muối

Phản ứng với kim loại

Muối + Kim loại $⟶<!--\; ⟶\; -->$ Muối mới + Kim loại mới

Điều kiện phản ứng: Kim loại mạnh hơn sẽ thay thế kim loại yếu hơn trong muối

VD:

$\text{Cu}+2{\text{AgNO}}_3^{}⟶<!--\; ⟶\; -->\text{Cu}{\left({\text{NO}}_3^{}\right)}_2^{}+2\text{Ag}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->$

$\text{Fe}+{\text{CuSO}}_4^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{FeSO}}_4^{}+\text{Cu}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->$

$2\text{Al}+3{\text{FeCl}}_2^{}⟶<!--\; ⟶\; -->2{\text{AlCl}}_3^{}+3\text{Fe}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->$

Phản ứng với acid

Muối + Acid $⟶<!--\; ⟶\; -->$ Muối mới + Acid

Điều kiện xảy ra phản ứng: Sản phẩm tạo ra cần phải có khí hoặc chất kết tủa

Ví dụ:

${\text{BaCl}}_2^{}+{\text{H}}_2^{}{\text{SO}}_4^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{BaSO}}_4^{}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->+2\text{HCl}$

${\text{H}}_2^{}{\text{SO}}_4^{}+{\text{Na}}_2^{}{\text{SiO}}_3^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{H}}_2^{}{\text{SiO}}_3^{}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->+{\text{Na}}_2^{}{\text{SO}}_4^{}$

${\text{CaCO}}_3^{}+2\text{HCl}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{CaCl}}_2^{}+{\text{CO}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->+{\text{H}}_2^{}\text{O}$

Phản ứng với dung dịch kiềm

Muối + Kiềm $⟶<!--\; ⟶\; -->$ Muối mới + Kiềm mới

Các điều kiện phản ứng: Phản ứng phải tạo ra khí hoặc kết tủa

Ví dụ :

${\text{Na}}_2^{}{\text{CO}}_3^{}+\text{Ca}{\left(\text{OH}\right)}_2^{}⟶<!--\; ⟶\; -->2\text{NaOH}+{\text{CaCO}}_3^{}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->$

$2\text{NaOH}+{\text{CuSO}}_4^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{Na}}_2^{}{\text{SO}}_4^{}+\text{Cu}{\left(\text{OH}\right)}_2^{}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->$

$2{\text{NH}}_4^{}\text{Cl <div class="min-w-[250px] max-w-[94vw] md:max-w-[770px]"> <ins class="adsbygoogle" style="display:block; text-align:center;" data-ad-layout="in-article" data-ad-format="fluid" data-ad-client="ca-pub-9247024304160346" data-ad-slot="4115752014"></ins> </div>}+\text{Ca}{\left(\text{OH}\right)}_2^{}⟶<!--\; ⟶\; -->2{\text{H}}_2^{}\text{O}+2{\text{NH}}_3^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->+{\text{CaCl}}_2^{}$

Phản ứng với dung dịch muối

Muối + Muối $⟶<!--\; ⟶\; -->$ 2 muối mới

Các điều kiện phản ứng: Phản ứng phải sinh ra kết tủa.

Ví dụ :

${\text{Fe}}_2^{}{\left({\text{SO}}_4^{}\right)}_3^{}+3\text{Ba}{\left({\text{NO}}_3^{}\right)}_2^{}⟶<!--\; ⟶\; -->2\text{Fe}{\left({\text{NO}}_3^{}\right)}_3^{}+3{\text{BaSO}}_4^{}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->$

$2{\text{AgNO}}_3^{}+{\text{K}}_2^{}{\text{Cr}}_2^{}{\text{O}}_7^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{Ag}}_2^{}{\text{Cr}}_2^{}{\text{O}}_7^{}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->+2{\text{KNO}}_3^{}$

${\text{Na}}_2^{}\text{S}+{\text{CuSO}}_4^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{Na}}_2^{}{\text{SO}}_4^{}+\text{CuS}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->$

${\text{NaOH}}_{}^{}+{\text{FeCl}}_3^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{Fe}}_{\left({\text{OH}}_3^{}\right)}^{}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->+{\text{NaCl}}_{}^{}$

Nhiều loại muối bị phân hủy ở nhiệt độ cao như: KClO₃, CaCO₃, NH₄NO₃,...

Ví dụ:

${\text{CaCO}}_3^{}⟶\text{CaO}+{\text{CO}}_2^{}\uparrow$

$2{\text{KClO}}_3^{}⟶2\text{KCl}+3{\text{O}}_2^{}\uparrow$

${\text{NH}}_4^{}{\text{NO}}_3^{}⟶{\text{N}}_2^{}\text{O}\uparrow +2{\text{H}}_2^{}\text{O}$ hoặc $2{\text{NH}}_4^{}{\text{NO}}_3^{}⟶2{\text{N}}_2^{}\uparrow +{\text{O}}_2^{}\uparrow +4{\text{H}}_2^{}\text{O}$

Tên khoa học

Tên muối bắt đầu bằng tên của cation (ví dụ, natri hoặc amoni), tiếp theo là tên của anion (ví dụ, clorua hoặc acetat). Muối thường được gọi bằng tên của cation (ví dụ, muối natri hoặc muối amoni) hoặc tên của anion (ví dụ, muối clorua hoặc muối acetat).

Các cation phổ biến tạo thành muối bao gồm:

• Amoni NH
  ₄
• Canxi Ca
  
• Sắt Fe
  và Fe
  
• Magie Mg
  
• Kali K
  
• Pyridinium C
  ₅H
  ₅NH
  
• Amoni bậc bốn NR
  ₄, R là nhóm alkyl hoặc aryl
• Natri Na
  
• Đồng Cu
  

Các anion phổ biến tạo thành muối (axit mẹ nếu có) bao gồm:

• Acetat CH
  ₃COO
  (axit acetic)
• Carbonat CO
  ₃ (axit carbonic)
• Clorua Cl
  (axit hydrochloric)
• Citrat HOC(COO
  )(CH
  ₂COO
  )
  ₂(axit citric)
• Cyanide C≡N
  (axit hydrocyanic)
• Fluorua F
  (axit hydrofluoric)
• Nitrat NO
  ₃(axit nitric)
• Ni tơ NO
  ₂ (axit nitrơ)
• Phosphat PO
  ₄ (axit phosphoric)
• Sulfat SO
  ₄ (axit sulfuric)

Các muối có số lượng nguyên tử hydro thay đổi được thay thế bằng các cation so với axit mẹ của chúng có thể được gọi là một base, hai base hoặc ba base, xác định rằng một, hai hoặc ba nguyên tử hydro đã được thay thế; muối đa base dùng để chỉ những muối có nhiều hơn một nguyên tử hydro được thay thế. Ví dụ bao gồm:

• Natri phosphat đơn base (NaH₂PO₄)
• Natri phosphat di base (Na₂HPO₄)
• Natri phosphat (Na₃PO₄)

Quy trình điều chế

Muối được hình thành từ phản ứng giữa các chất hóa học:

• Hai chất bazơ và axit, ví dụ:

$\text{NaOH}+\text{HCl}⟶<!--\; ⟶\; -->\text{NaCl}+{\text{H}}_2^{}\text{O}$

${\text{NH}}_3^{}+{\text{HNO}}_3^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{NH}}_4^{}{\text{NO}}_3^{}$

• Một kim loại kết hợp với axit hoặc bazơ, ví dụ:

$\text{Zn}+2\text{HCl}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{ZnCl}}_2^{}+{\text{H}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$

$\text{Zn}+2\text{NaOH}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{Na}}_2^{}{\text{ZnO}}_2^{}+{\text{H}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$

• Phản ứng giữa một kim loại với một phi kim loại, ví dụ:

$2\text{K}+{\text{Cl}}_2^{}⟶<!--\; ⟶\; -->2\text{KCl}$

$\text{Hg}+\text{S}⟶<!--\; ⟶\; -->\text{HgS}$

• Ví dụ về phản ứng giữa một bazơ và một anhydride acid:

$2\text{NaOH}+{\text{SO}}_3^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{Na}}_2^{}{\text{SO}}_4^{}+{\text{H}}_2^{}\text{O}$

$\text{Ca}{\left(\text{OH}\right)}_2^{}+{\text{CO}}_2^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{CaCO}}_3^{}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->+{\text{H}}_2^{}\text{O}$

• Ví dụ về phản ứng giữa một acid và một anhydride bazơ:

${\text{Fe}}_2^{}{\text{O}}_3^{}+3{\text{H}}_2^{}{\text{SO}}_4^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{Fe}}_2^{}{\left({\text{SO}}_4^{}\right)}_3^{}+3{\text{H}}_2^{}\text{O}$

$3\text{CaO}+2{\text{H}}_3^{}{\text{PO}}_4^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{Ca}}_3^{}{\left({\text{PO}}_4^{}\right)}_2^{}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->+3{\text{H}}_2^{}\text{O}$

• Khi hai muối khác nhau hòa tan trong nước và phản ứng trao đổi xảy ra, các ion sẽ kết hợp lại để tạo thành một muối không hòa tan và kết tủa. Ví dụ:

$\text{Pb}{\left({\text{NO}}_3^{}\right)}_2^{}+{\text{Na}}_2^{}{\text{SO}}_4^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{PbSO}}_4^{}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->+2{\text{NaNO}}_3^{}$

${\text{AgNO}}_3^{}+\text{KBr}⟶<!--\; ⟶\; -->\text{AgBr}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->+{\text{KNO}}_3^{}$

Muối có tính chất mạnh

Muối mạnh, hay còn gọi là muối điện li mạnh, là các muối hóa học hình thành từ những chất điện li mạnh. Những hợp chất ion này phân ly hoàn toàn trong nước, thường không có mùi và không bay hơi.

Muối mạnh thường bắt đầu bằng Na__, K__, NH ₄ __, hoặc kết thúc bằng __NO ₃, __ClO ₄, hoặc __CH ₃ COO. Hầu hết các kim loại nhóm 1 và 2 đều tạo ra muối mạnh. Các muối này rất hữu ích trong việc tạo ra các hợp chất dẫn điện vì các ion của chúng giúp tăng khả năng dẫn điện.

Muối ít phản ứng

Muối yếu, hay còn gọi là 'muối điện li yếu', được hình thành từ các chất điện li yếu và dễ bay hơi hơn so với muối mạnh. Chúng có thể có mùi tương tự như acid hoặc base mà chúng được tạo ra từ đó. Ví dụ, natri acetat, NaCH ₃ COO, có mùi tương tự như acid acetic CH ₃ COOH.