Sal (química)

Cristall de sal

Denominació de les sals

Les sals es denominen d'acord amb l'àcid del que deriven: Els acetats són les sals de l'àcid acètic Els carbonats són les sals de l'àcid carbònic Els clorats són les sals de l'àcid clòric Els fosfats són les sals de l'àcid fosfòric Els nitrats són les sals de l'àcid nítric Els nitrits són les sals de l'àcid nitrós Els sulfats són les sals de l'àcid sulfúric etc.

En química, una sal és un compost iònic que resulta de la reacció de neutralització d'un àcid i una base. Estan compostes de cations (ions carregats positivament) i anions (ions carregats negativament), de manera que el producte és elèctricament neutral. Aquests ions components poden ser inorgànics (tals com el clorur, Cl⁻) o orgànics (com l'acetat, CH₃COO⁻); o bé ions monoatòmics (com el fluorur, F⁻) o ions poliatòmics (com el sulfat, SO₄²⁻).

Hi ha molts tipus diversos de sals. Les sals que s'hidrolitzen per produir ions hidròxid quan es dissolen en aigua són sals bàsiques, i les sals que s'hidrolitzen per produir ions hidroni quan es dissolen en aigua són sals àcides. Les sals neutrals són aquelles que no són considerades ni bàsiques ni àcides. D'altra banda, els zwitterions contenen un centre aniònic i un centre catiònic en la mateixa molècula, encara que no són considerats pas com a sals. Alguns exemples inclouen els aminoàcids, molts metabòlits, pèptids i proteïnes.

Les sals foses i les solucions que contenen sals dissoltes (per exemple, clorur de sodi en aigua) són anomenats electròlits, ja que són capaços de conduir l'electricitat. Tal i com es pot observar en el citoplasma d'una cèl·lula, a la sang, a l'orina, a la saba i a les aigües minerals, les barreges de diferents tipus de ions en una solució tot sovint no forma salts definides un cop s'ha evaporat d'aigua.

Un exemple molt corrent de sal és la sal comuna, denominada també sal de cuina o simplement sal; concretament s'anomena clorur de sodi (clorur sòdic). La seva fórmula química és NaCl i és el producte de la base hidròxid sòdic (NaOH) i àcid clorhídric (HCl).

Localització

Les sals es troben o bé en forma de mineral com a part de les roques (com l'halita), o bé dissoltes en l'aigua (per exemple, l'aigua de mar). Són un component vital dels éssers vius, en els quals les podem trobar de diferents formes:

• Dissoltes dins els organismes en els ions que les constitueixen, els quals poden actuar en determinats processos biològics:
  • Transmissió dels impulsos nerviosos
  • Contracció muscular
  • Síntesi i activitat de la clorofil·la
  • Transport de l'oxigen de l'hemoglobina
  • Cofactors que ajuden als enzims
• Formant part d'estructures sòlides insolubles que proporcionen protecció o sosteniment (ossos, closques...)
• Associades a molècules orgàniques: hi ha ions que són imprescindibles per a la síntesi d'algunes biomolècules (com per exemple el iode per a les hormones fabricades a la glàndula tiroide), o per a determinades funcions (per exemple, el ió fosfat associat a lípids forma els fosfolípids de la membrana cel·lular; fosfoproteïnes com la caseïna de la llet; la molècula d'hemoglobina que conté ferro...)

Propietats

Propietats físiques

La dependència de la solubilitat d'algunes sals respecta de la temperatura

En general, les sals són materials d'cristal·lins amb estructura iònica. Per exemple, els cristalls d'halurs de metalls alcalins i alcalinoterris (NaCl, [[Clorur de cesi|CsCl], CaF₂) construïts d'anions, situats al principi de l'empaquetament esfèric més dens, i cations que ocupen buits dins el paquet. Cristalls de sal iònics poden ser també construïts a partir de residus d'àcid combinats en una infinitat d'estructures dimensionals aniòniques i fragments d'aquests amb cations a les cavitats (com els silicats). Aquesta estructura es reflecteix apropiadament en les seves propietats físiques: tenen alts punts de fusió i en estat sòlid són dielèctrics.

De particular interès són els líquids iònics, amb punts de fusió per sota de 100° C. Durant la fusió anormal de líquids iònics pràcticament no hi ha pressió de vapor, però si una alta viscositat. Les propietats especials d'aquestes sals s'expliquen per la baixa simetria del catió, la interacció feble entre els ions i una bona distribució de la càrrega del catió.

Propietats químiques

Les propietats químiques són determinats per les propietats dels cations i anions o una part d'ells.

Les sals reaccionen amb els àcids i les bases , obtenint-se el producte de reacció i un gas precipitat o una substància tal com aigua

$\mathsf{BaCl_2 + H_2SO_4 \longrightarrow BaSO_4\downarrow + 2 HCl}$

$\mathsf{NaHCO_3 + HCl \longrightarrow NaCl + H_2O + CO_2 \uparrow}$

$\mathsf{Na_2SiO_3 + 2 HCl \longrightarrow 2 NaCl + H_2SiO_3 \downarrow}$ Les sals reaccionen amb els metalls quan aquest s'allibera de la sal de metall en una [sèrie electroquímica de reactivitat|sèrie electroquímica de reactivitat]]:

$\mathsf{Cu + HgCl_2 \longrightarrow CuCl_2 + Hg}$

Les sals reaccionen entre si i el producte resultant de la reacció (produeixen gas, i precipiten sediments o aigua); aquestes reaccions poden tenir lloc amb el canvi en els estats d'oxidació dels àtoms reactius:

$\mathsf{CaCl_2 + Na_2CO_3 \longrightarrow CaCO_3 \downarrow + 2 NaCl}$

$\mathsf{AgNO_3 + NaCl \longrightarrow AgCl \downarrow + NaNO_3}$

$\mathsf{K_2Cr_2O_7 + 3 Na_2SO_3 + 4 H_2SO_4 \longrightarrow Cr_2(SO_4)_3 + 3 Na_2SO_4 + K_2SO_4 + 4 H_2O}$

Algunes sals es descomponen quan s'escalfen:

$\mathsf{CuCO_3 \longrightarrow CuO + CO_2 \uparrow}$

$\mathsf{Ca(NO_3)_2 \longrightarrow Ca(NO_2)_2 + O_2\uparrow }$

$\mathsf{NH_4NO_3 \longrightarrow N_2O \uparrow + 2 H_2O}$

$\mathsf{NH_4NO_2 \longrightarrow N_2 \uparrow + 2 H_2O}$

Color

Dicromat de potassi, una sal taronja brillant que s'usa com a pigment

Diòxid de manganès, una sal negra opaca

Les sals poden tenir l'aparença de ser clares i transparents (com el clorur de sodi), opaques i fins i tot metàl·liques i brillants (com la pirita o sulfur de ferro). En molts casos l'opacitat o transparència aparents estan relacionades amb la diferència de mida dels monocristalls individuals; com que la llum es reflexa en les fronteres de gra, els cristalls grans tendeixen a ser transparents, mentre que els agregats policristal·lins tenen l'aparença de pols blanca.

Les sals poden prendre molts colors diferents. Alguns exemples són:

• Groc (cromat de sodi)
• Taronja (cromat de potassi)
• Vermell (ferricianur de potassi)
• Malva (clorur de cobalt (II))
• Blau (sulfat de coure (II)), blau de Prússia)
• Lila (permanganat de potassi)
• Verd (clorur de níquel (II)
• Blanc (clorur de sodi)
• Negre (òxid de manganès (IV))
• Sense color (sulfat de magnesi)

La majoria de minerals i pigments inorgànics, així com molts tints orgànics sintètics, són sals. El color de la sal específica és degut a la presència d'electrons desaparellats a l'orbital atòmic dels elements de transició.

Gust

Les sals diferents poden provocar tots els cinc diferents gustos bàsics com, per exemple, el salat (clorur de sodi), el dolç (acetat de plom (II), que provoca saturnisme si s'ingereix), l'agre (bitartrat de potassi), l'amarg (sulfat de magnesi) i l'umami (glutamat monosòdic).

Olor

Les sals d'àcids forts i bases fortes ("sals fortes") no sol volàtils i no tenen olor, mentre que les sals tant de bases febles com d'àcids febles ("sals febles") poden tenir olor en forma d'àcid conjugat (per exemple, acetats com l'àcid acètic o vinagre, i cianurs com el cianur d'hidrogen com l'ametller) o en forma de base conjugada (per exemple, sals d'amoni com l'amoníac) dels ions components. Aquesta descomposició parcial i lenta és usualment accelerada amb la presència d'aigua, ja que la hidròlisi és l'altra meitat de l'equació de la reacció reversible de formació de les sals febles.

Classificació

Les sals es poden classificar segons els següents grups:

• Sals hidràcides, haloïdees o binàries neutres: són compostos binaris formats per un metall i un no metall, sense cap altre element. Exemples: clorur de sodi (NaCl), clorur de ferro (III) (FeCl₃) sulfur de ferro (II) (FeS).
• Sals d'oxoàcids, oxoàcides o ternària neutra: es substitueixen tots els hidrògens. Exemple: hipoclorit de sodi (NaClO).
• Sals àcides: es substitueixen alguns dels hidrògens. Exemple: hidrogencarbonat de sodi (més conegut com bicarbonat de sodi, NaHCO₃).
• Sals bàsiques o hidroxisals: contenen ions hidròxid (OH^-), a part d'altres anions. Exemple: hidroxicarbonat de ferro (III) (Fe(OH)CO₃).
• Sals dobles: es substitueixen els hidrogens per dos o més cations. Exemple: carbonat doble de potassi i liti (KLiCO₃.
• Hidroxisals: sals formades a partir d'un hidròxid anfòter.
• Sals mixtes: contenen diversos anions. Exemples: clorurfluorur de calci (CaClF), clorurfluorur de potassi (K₄ClPO₄), nitratsulfat de ferro (III) (Fe(NO₃)SO₄).
• Oxisals: formades per la unió d'un òxid i d'una sal. Exemples: oxinitrat de plom (IV) (PbO(NO₃)₂), oxiclorur de cobalt (III) (CoOCl).
• Sals hidratades o hidrats: sals amb molècules d'aigua a la seva estructura cristal·lina. Exemples: òxid de plom (III) semihidratat (PbO·½H₂O), sulfat de calci dihidratat (CaSO₄·2H₂O).

Nomenclatura

Hidroclòrid de cocaïna, una sal orgànica.

Segons la nomenclatura tradicional, les sals s'anomenen amb el nom de l'anió, amb un cert prefix i sufix, seguit de la preposició de i el nom del catió. Cal distingir entre diferents casos:

• En les sals d'hidràcids, es substitueix la terminació -hídric de l'hidràcid del qual prové l'anió per la terminació -ur. Per exemple, NaCl és el clorur de sodi; l'anió Cl^- prové de l'hidràcid HCl (àcid clorhídric).
• En les sals d'oxoàcids, es substitueix la terminació -ós o -ic de l'oxoàcid del qual prové l'anió per la corresponent -it o -at. Per exemple, el Ca₃(PO₄)₂ és el fosfat de calci; l'anió PO₄^3- prové de l'H₃PO₄ (àcid fosfòric).
• Les sals àcides (sals que provenen d'àcids polipròtics i que contenen àtoms d'hidrogen substituïbles) s'anomenen indicant el nombre d'hidrogens no substituïts que resten a la molècula, usant el prefix corresponent. Per exemple, l'NaHS és l'hidrogensulfur de sodi; l'anió HS^- prové de l'àcid sulfhídric.
• Les sals bàsiques (sals que contenen ions hidroxil, OH^-) s'anomenen indicant el nombre d'hidroxils seguit de l'anió central i finalment el catió. Per exemple, l'MgCl(OH) és l'hidroxiclorur de magnesi.
• Les sals hidratades (que contenen aigua de cristal·lització) s'anomenen indicant la sal corresponent i tot seguit el nombre d'aigües d'hidratació.

Importància biològica

Les sals químiques poden tenir diverses funcions:

• Funció estructural: les sals sòlides formen l'estructura dels minerals i les estructures esquelètiques (externes o internes) de protecció i de sosteniment dels organismes.
• Funció reguladora:
  • Funció del tampó del pH: les sals són substàncies que regulen el pH d'una dissolució.
  • Pressió osmòtica: l'osmosi és un fenomen que es produeix quan hi ha dues dissolucions diferents de concentracions diferents separades per una membrana semipermeable que permet el pas de les substàncies de baix pes molecular. Té la funció d'igualar les dues dissolucions de manera que tinguin la mateixa concentració mitjançant el pas del dissolvent.
• Funcions específiques: moltes sals o els seus ions són necessaris per a determinats processos biològics com la contracció muscular, la transmissió d'impulsos nerviosos, etc.

Nom de la sal	Productes que la contenen	Efecte sobre el cos humà	Malalties per la escassetat
1. sals de calci	Llet, peix, verdures	Promoure el creixement i la força dels ossos	Pobre creixement esquelètic, càries, etc
2. sals de ferro	Fetge de res, carn de boví	Formen part de l'hemoglobina	Anèmia
3. sals de magnesi	Pèsols, albercocs secs	Millorar el funcionament de l'intestí	El deteriorament del sistema digestiu

Formació

Les sals es formen per una reacció química entre:

• Una base i un àcid, ex. NH₃ + HCl → NH₄Cl
• Un metall i un àcid, ex. Mg + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂
• Una base i un anhídrid àcid, ex. 2 NaOH + Cl₂O → 2 NaClO + H₂O
• Un àcid i un anhídrid bàsic, ex. 2 HNO₃ + Na₂O → 2 NaNO₃ + H₂O
• També es poden formar sals si es mesclen solucions de salts diferents, els seus ions es recombinen, i la nova salt és insoluble i precipitats (vegeu: equilibri de solubilitat), per exemple:

  Pb(NO₃)₂(aq) + Na₂SO₄(aq) → PbSO₄(s) + NaNO₃(aq)

Sals orgàniques

Exemples de cations i anions orgànics:

Enllaços aniònics orgànics
Tipus	Exemple	Estructura
Àcids carboxílics	Acetats
	Palmitats
	Citrats
Sulfats orgànics	Lauril sulfats
Alcoholats	Etanolats
Enllaços catiònics orgànics
Tipus	Exemple	Estructura
Cations quaternaris d'amoni	Hexadeciltrimetilamonis
	Colines
Cations orgànics d'amoníac	Sals d'anilina, ex. hidroclòrid d'anilina
Sals interiors: cations i anions dins d'una molècula
Tipus	Exemple	Estructura
Betaïnes	Betaïnes
Aminoàcids	Alanina

Bibliografia

• Kurlansky, Mark. Salt : a world history (en anglès). Nova York: Penguin Books, 2002. ISBN 0-14-200161-9. 

Vegeu també

• Sal comuna
• Clorur de sodi
• Sal mineral
• Zwitterió

Enllaços externs

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Sal (química)

• «MRBLOCH SALT ARCHIVES» (en anglès). [Consulta: 20 juny 2013].
• «Viquillibres en alemany: Ions, sals, reaccions de precipitació i enllaços iònics» (en alemany).