Составление формул солей
В этом уроке вы научитесь составлять формулы солей по валентностям металла и кислотного остатка, выбирать минимальные индексы и использовать скобки. Затем примените формулы при чтении таблицы растворимости и расчете массовой доли элемента.
Формула соли по валентностям
Соль состоит из металла и кислотного остатка. Зная эти части, нужно определить их соотношение. Для этого используем уже знакомую валентность: произведение валентности металла на число его атомов должно равняться произведению валентности остатка на число остатков.
| Металл | Символ | Валентность |
|---|---|---|
| Натрий | $Na$ | I |
| Кальций | $Ca$ | II |
| Алюминий | $Al$ | III |
| Остаток | Название | Валентность |
|---|---|---|
| $Cl$ | Хлорид | I |
| $NO_3$ | Нитрат | I |
| $SO_4$ | Сульфат | II |
| $CO_3$ | Карбонат | II |
| $PO_4$ | Фосфат | III |
Валентность кислотного остатка можно определить по соответствующей кислоте: она равна числу атомов водорода, которые замещаются металлом. У $H_2SO_4$ таких атомов $2$, поэтому валентность остатка $SO_4$ — II. Сам остаток при составлении формулы рассматриваем как целую группу.
Алгоритм
- Запишите символ металла и формулу кислотного остатка.
- Укажите валентности металла и кислотного остатка.
- Найдите наименьшее общее кратное значений валентностей — НОК.
- Разделите НОК на валентность каждой части. Полученные числа запишите как индексы; индекс $1$ не пишут.
Составим формулу сульфата натрия по этому алгоритму:
- Записываем символ натрия $Na$ и формулу сульфатного остатка $SO_4$.
- Указываем валентности: у натрия — I, у сульфатного остатка — II.
- Находим НОК чисел $1$ и $2$: это $2$.
- Определяем индексы: для натрия $2:1=2$, для остатка $2:2=1$. Индекс $1$ не пишем и получаем $Na_2SO_4$.
Проверяем: $2\cdot1=1\cdot2$. Два атома натрия с валентностью I соответствуют одному сульфатному остатку с валентностью II.

Если валентности равны, простейшее соотношение — один к одному. У кальция и остатка $SO_4$ валентность II. Для них НОК равен $2$, оба индекса равны $1$, и получается $CaSO_4$. Запись с удвоенными количествами не дает простейшего соотношения. При проверке формулы важно не только равенство произведений, но и минимальность индексов.
Скобки и индексы
Если кислородсодержащий остаток нужен несколько раз, его заключают в скобки, а количество остатков указывают индексом за скобками. Индексы внутри остатка при этом не меняют. Если остаток один, скобки вокруг него не нужны.
У кальция валентность II, у нитратного остатка $NO_3$ — I. НОК равен $2$. Для кальция получаем $2:2=1$, для остатка — $2:1=2$. Нужны один атом кальция и два нитратных остатка: $Ca(NO_3)_2$.

Внутри каждого остатка $NO_3$ находятся один атом азота и три атома кислорода. Два таких остатка содержат $2$ атома азота и $2\cdot3=6$ атомов кислорода. Запись $CaNO_6$ потеряла бы второй атом азота и не сохранила бы состав повторяющейся группы.
Теперь составим формулу фосфата кальция. Валентности кальция и остатка $PO_4$ — II и III. Их НОК равен $6$. Число атомов кальция: $6:2=3$. Число остатков: $6:3=2$. Получаем $Ca_3(PO_4)_2$. Проверяем: $3\cdot2=2\cdot3=6$.

Фосфат кальция $Ca_3(PO_4)_2$ — белое твердое вещество, практически нерастворимое в воде. Фосфориты содержат фосфат кальция. Различные фосфаты кальция входят также в минеральную часть костей и зубов.
Применение формул солей
Проверяйте составленную формулу в обратном порядке: какие части записаны, сколько каждой части, совпадают ли произведения количества на валентность. Убедитесь также, что индексы дают минимальное отношение, а формула кислотного остатка сохранена.
По формуле соли можно узнать ее состав, но для описания вещества важны и свойства. Одно из них — растворимость в воде. Например, хлорид натрия хорошо растворяется, а фосфат кальция практически нерастворим. Узнать растворимость других солей поможет таблица растворимости.
Чтобы найти соль в таблице, определите по формуле металл и кислотный остаток. Выберите столбец металла и строку остатка: на их пересечении указана растворимость соли. В следующем фрагменте Р означает растворимое вещество, М — малорастворимое, Н — практически нерастворимое.
| Кислотный остаток | Натрий $Na$ | Кальций $Ca$ | Алюминий $Al$ |
|---|---|---|---|
| Нитрат $NO_3$ | Р | Р | Р |
| Сульфат $SO_4$ | Р | М | Р |
| Фосфат $PO_4$ | Р | Н | Н |
Например, для $NaNO_3$ выбираем строку нитратов и столбец натрия. На пересечении стоит Р: нитрат натрия растворим в воде. При сравнении учитывайте все три обозначения; малорастворимое вещество не следует автоматически относить к практически нерастворимым.
По формуле можно найти и массовую долю элемента. Вспомним: сначала вычисляют относительную массу вещества по формуле, затем делят вклад всех атомов нужного элемента на общую массу. Для процентов результат умножают на $100\%$.
Правило
$$w=\frac{n\cdot A_r}{M_r}\cdot100\%$$ Здесь $n$ — число атомов выбранного элемента, $A_r$ — его относительная атомная масса, $M_r$ — относительная масса вещества по формуле. При подсчете атомов учитывайте множитель за скобками.
Будем использовать значения $A_r(Ca)=40$, $A_r(Cl)=35{,}5$, $A_r(N)=14$, $A_r(O)=16$, $A_r(P)=31$.
Для хлорида кальция $CaCl_2$: $M_r=40+2\cdot35{,}5=111$. Вклад кальция равен $40$, поэтому $w(Ca)=\frac{40}{111}\cdot100\%\approx36{,}0\%$. Тот же способ применим к соли со скобками, но при подсчете нужно учесть всю повторяющуюся группу.
задание
Расположите хлорид, нитрат и фосфат кальция в порядке возрастания массовой доли кальция. Используйте полученные значения и объясните, почему одного числа атомов кальция для сравнения недостаточно.
Показать ответ
Скрыть
$Ca(NO_3)_2$ — примерно $24{,}4\%$, $CaCl_2$ — примерно $36{,}0\%$, $Ca_3(PO_4)_2$ — примерно $38{,}7\%$. Сравнивают отношение вклада кальция к массе всего вещества по формуле. Кроме числа атомов кальция, важен состав кислотного остатка.
Итоги
- Формулу соли составляют по валентностям металла и кислотного остатка. Индексы должны давать минимальное соотношение частей.
- Повторяющийся кислородсодержащий остаток заключают в скобки. Внешний индекс относится ко всем атомам этой группы, внутренние индексы сохраняются.
- Полученную формулу проверяют по составу и валентностям; ее можно использовать для чтения таблицы растворимости и расчетов массовой доли элемента.
Часто задаваемые вопросы
Когда кислородсодержащий остаток повторяется: например, в $Ca(NO_3)_2$ нужны два остатка $NO_3$. Если остаток один, скобки и внешний индекс $1$ не пишут.
Менять состав остатка нельзя. В нитрате сохраняется группа $NO_3$, а ее количество записывается отдельно, например $(NO_3)_3$ в нитрате алюминия.
Нужно также выбрать минимальные индексы. При одинаковых валентностях обеих частей простейшее соотношение равно одному к одному.
Умножьте число атомов каждого элемента внутри скобок на внешний индекс. Например, в $(SO_4)_3$ находятся $3$ атома серы и $12$ атомов кислорода.
Получите полный доступ ко всем материалам и занимайтесь в удобном темпе — без ограничений.
- Более 700 000 учеников и 50 000 учителей по всей России.
- Повышение среднего балла по предмету до 20 % после месяца занятий.
- Всплеск интереса к учебе и более глубокое понимание предметов.
Создайте бесплатный аккаунт — и откройте больше возможностей:
- Отслеживайте прогресс освоения тем
- Получайте персональные подборки полезных уроков и заданий
- Проводите работу над ошибками после занятий