miniatura|Cristall de sal
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 oxoni 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
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 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. La seva fórmula química és NaCl i és el producte de la base hidròxid de sodi (NaOH) i àcid clorhídric (HCl).
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)
Classificació Les sals es poden classificar segons els següents grups:Martínez Lorenzo, Antonio (1997). Formulación química IUPAC. Editorial Bruño. . (en castellà) 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: Són aquelles que contenen alhora un hidró substituïble i un o més cations metàl·lics. No obstant això, alguns anions inorgànics poden contenir hidrògens difícilment substituïbles. Exemple: hidrogencarbonat de sodi (més conegut com a bicarbonat de sodi, NaHCO₃). Si aquest està unit a un oxigen i té l'estat d'oxidació +I, les sals amb aquests anions no poden considerar-se sals àcides. 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 hidrògens per dos o més cations. Exemple: carbonat doble de potassi i liti (KLiCO₃). Hidroxisals: sals formades a partir d'un hidròxid amfòter. 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 miniatura|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 PO₄3- 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.
Alguns cations que formen part de sals són:
Amoni NH₄+ Calci Ca2+ Ferro Fe2+ and Fe3+ Magnesi Mg2+ Potassi K+ Piridini C₅H₅NH+ Amoni quaternari NR₄+ Sodi Na+
Alguns anions que formen part de sals són (entre parèntesis, els àcids dels quals provenen, si aplica):
Acetat CH₃COO− (àcid acètic) Carbonat CO₃2− (àcid carbònic) Clorur Cl− (àcid clorhídric) Citrat HOC(COO−)(CH₂COO−)₂ (àcid cítric) Cianur C≡N− (àcid cianhídric) Nitrat NO₃− (àcid nítric) Nitrit NO₂− (àcid nitrós) Fosfat PO₄3− (àcid fosfòric) Sulfat SO₄2− (àcid sulfúric)
Propietats Propietats físiques miniatura|La dependència de la solubilitat d'algunes sals respecta de la temperatura En general, les sals són materials de cristal·lins amb estructura iònica. Per exemple, els cristalls d'halurs de metalls alcalins i alcalinoterris (NaCl, 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
Les sals reaccionen amb els metalls quan aquest s'allibera de la sal de metall en una sèrie electroquímica de reactivitat:
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:
Algunes sals es descomponen quan s'escalfen:
Color miniatura|Dicromat de potassi, una sal taronja brillant que s'usa com a pigment miniatura|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 reflecteix 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.
Solucions salines Una solució salina és el resultat de la reacció d'un àcid fort amb una base forta. Resulta altament ionitzada i, per tant, neutra. L'explicació és que els contra ions dels àcids forts i les bases febles són bastant estables i, per tant, no hidrolitzen l'aigua. Un exemple seria el clorur de sodi, el bromur de liti i algunes altres. Una solució salina d'un àcid fort amb una base feble és àcida. Això és així perquè, després de dissociar-se la sal en dissoldre's, la base feble té tendència a captar OH-, hidròxids que n'obtindrà hidrolitzant l'aigua. Finalment, es produeix un excés d'ió oxoni en dissolució que li confereixen acidesa a la dissolució. A més feble sigui la base, més àcida serà la dissolució resultant. Químicament: Una solució salina d'un àcid feble amb una base forta és bàsica. El mecanisme és el mateix que en el cas anterior: l'àcid, en ser feble, tendirà a captar un protó, que ha de procedir necessàriament de la hidròlisi de l'aigua. Un exemple, la dissolució en aigua de l'acetat de sodi. Col·loquialment s'anomena solució salina a la mescla de sal comuna (NaCl) i aigua.
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…)
Importància biològica Les sals químiques poden tenir diverses funcions: