Suola

Tämä artikkeli kertoo suolasta kemiallisena käsitteenä. Muista merkityksistä katso Suola (täsmennyssivu).

Suola tai ioniyhdiste on kemiassa nykyisin käytetyn määritelmän mukaan yhdiste, joka kiinteässä olomuodossa koostuu ionisidosten koossa pitämistä kiteistä.^[1] Suolassa kationina on usein jokin metalli-ioni, anionina taas epämetalli-ioni tai jokin moniatominen kompleksi-ioni.

Tavallisia kationeja ovat muun muassa:

ammoniumioni (NH₄⁺)
natriumioni (Na⁺)
kalsiumioni (Ca²⁺)
rauta(II)- ja rauta(III)-ionit (Fe²⁺ ja Fe³⁺)

Tavallisia anioneja ovat muun muassa:

nitraatti-ioni (NO₃^-)
sulfaatti-ioni (SO₄^2-)
asetaatti-ioni (CH₃COO^-)
kloridi-ioni (Cl^-)

Hapot, emäkset ja suolat

Suoloja syntyy esimerkiksi happojen ja emästen neutraloitumisreaktioissa:

happo + emäs → suola + vesi, esimerkiksi:

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

H₂SO₄ + 2 NaOH → Na₂SO₄ + 2 H₂O

Varsinkin aikaisemmin olikin tapana määritellä suola aineeksi, jota syntyy veden ohella hapon ja emäksen reagoidessa keskenään.^[1] Tämän mukaisesti puhutaan myös eri happojen suoloista; esimerkiksi sulfaatit ovat rikkihapon ja nitraatit typpihapon suoloja. Natriumkloridi, jota puhekielessä sanotaan lyhyesti suolaksi, on suolahapon suola.

Brønstedin happo-emästeoriassa suolan käsitteen, edellä sanotulla tavalla määriteltynä, voidaan katsoa menettäneen merkityksensä, mutta nimitys on vakiintunut tarkoittamaan ioniyhdisteitä.^[1] Vaikka nykyinen määritelmä on aikaisemmasta poikkeava, valtaosa happojen ja emästen reagoidessa syntyvistä, vanhastaan suoloiksi nimitetyistä aineista on suoloja myös nykyisen määritelmän mukaan, siis ioniyhdisteitä. Toisaalta nykyisen määritelmän mukaan myös esimerkiksi natriumhydroksidi on suola, joskin siinä oleva OH^- -ioni on emäs. Sitä vastoin elohopea(II)kloridia (HgCl₂) ei enää pidetä suolana, koska se kiinteässä tilassakin koostuu molekyyleistä. Vanha ja uusi määritelmä eivät siis ole keskenään täysin yhteneviä.^[1]

Rakenne ja ominaisuudet

Suolalla on säännöllinen ionisidosten muodostama kiderakenne, ionihila. Ionihila on kova, mutta ilmenevien hylkimisvoimien vuoksi myös hauras rakenne. Kide pirstoutuu helposti iskun vaikutuksesta, kun positiiviset ionit osuvat kohdakkain positiivisten ja negatiiviset negatiivisten ionien kanssa. Suolan kiteisyys on seurausta ionihilasta.

Suolan korkea sulamispiste johtuu ionien välisistä voimakkaista sähköisistä vetovoimista. Vastakkaismerkkiset ionit vetävät toisiaan puoleensa ja pitävät siten yhdisteen hilarakenteen koossa. Suolan sulaessa ionit irtautuvat kidehilasta ja pääsevät liikkeelle. Sulaneina suolat johtavat vapaasti liikkuvien ionien vuoksi sähköä, mutta kiinteässä olomuodossa ne eivät johda, koska silloin ionit pysyvät paikoillaan kidehilassa.

Suolan liukeneminen veteen

Monet suolat liukenevat runsaasti veteen. Niiden joutuessa kosketuksiin veden kanssa pienet vesimolekyylit tunkeutuvat ionihilaan. Poolisuutensa vuoksi vesimolekyylit muodostavat ioni-dipolisidoksia suolan ionien kanssa ja saartavat ne. Suolat muuttuvat vesimolekyylien ympäröimiksi akvaioneiksi eli hydraateiksi, jolloin ionihilan ionisidokset eivät ole enää kyllin vahvoja pitääkseen hilaa koossa. Ionihila siis hajoaa akvaioneiksi. Akvaionit pääsevät vedessä liikkeelle hieman samaan tapaan kuin ionit suolasulatteessa. Suolan vesiliuokset johtavat siten sähköä.

Joissain suoloissa vesimolekyylit ovat osana kidehilaa. Tällaista vettä sanotaan kidevedeksi. Vettä sitovaa eli hygroskooppista suolaa kuumennettaessa vesi irtoaa kidehilasta ja kiteet rapautuvat. Rapautuneet kiteet pyrkivät ottamaan menettämänsä veden takaisin ja sitovat vettä ympäristöstään. Tällaista kuivattavaa suolaa pakataan joskus pieninä pusseina mukaan tuotteisiin, joiden on tarkoitus saapua kuivina kuluttajalle, esimerkiksi elektroniikkatuotteisiin ja kenkiin.

Suolojen liukoisuudessa veteen on eroavaisuuksia. Alkalimetalli- ja ammoniumsuolat sekä kaikki nitraatit liukenevat hyvin veteen. Toisaalta jotkin suolat, kuten hopeakloridi (AgCl) ja bariumsulfaatti (BaSO₄), sekä useimmat karbonaatit ja silikaatit ovat hyvin niukkaliukoisia tai käytännössä liukenemattomia.

Suolaa liukenee veteen, kunnes vesi muuttuu kylläiseksi. Kylläiseen veteen suola jää omaksi faasikseen.

Suolojen vesiliuokset ja niiden pH

Erivahvuisten happojen ja emästen reagoidessa syntyvän suolan vesiliuos voi olla hapan, emäksinen tai neutraali.

Vahva happo + vahva emäs ⇒ neutraali
Vahva happo + heikko emäs ⇒ hapan
Heikko happo + vahva emäs ⇒ emäksinen
Heikko happo + heikko emäs ⇒ riippuu hapon ja emäksen happovakioista

Suolan tyyppi	Esimerkki	Kommentti	Liuoksen pH
Kationi tulee vahvasta emäksestä. Anioni tulee vahvasta haposta.	KCl, KNO₃, NaCl, NaNO₃	Kumpikaan ei toimi happona eikä emäksenä.	pH ~ 7
Kationi tulee vahvasta emäksestä. Anioni tulee heikosta haposta.	NaC₂H₃O₂, KCN, NaF	Anioni toimii emäksenä. Kationilla ei vaikutusta.	pH > 7
Kationi tulee heikosta emäksestä. Anioni tulee vahvasta haposta.	NH₄Cl, NH₄NO₃	Kationi toimii happona. Anionilla ei vaikutusta.	pH < 7
Kationi tulee heikosta emäksestä. Anioni tulee heikosta haposta.	NH₄C₂H₃O₂, NH₄CN	Kationi toimii happona. Anioni toimii emäksenä.	pH < 7, jos K_a > K_b. pH > 7, jos K_b > K_a. pH = 7, jos K_a = K_b.
Kationi on varautunut metalli-ioni. Anioni tulee vahvasta haposta.	Al(NO₃)₃, FeCl₃	Hydratoitunut kationi toimii happona. Anionilla ei vaikutusta.	pH < 7

Usein kuitenkin happamilla suoloilla tarkoitetaan nimenomaan sellaisia suoloja, joissa oleva anioni sisältää vetyä ja voi toimia happona. Sellainen on esimerkiksi natriumvetysulfaatti (NaHSO₄), jossa anionina on vetysulfaatti-ioni (HSO₄^-).^[2]

Nimeäminen

Suolojen nimissä ensin tulee kationi ja sitten anioni. Jos kationina toimii metalli, jolla voi olla useita hapetuslukuja, sen varaus merkitään sulkuihin. Esimerkkejä: kaliumnitraatti (KNO₃), kaliumnitriitti (KNO₂), natriumnitridi (Na₃N), lyijy(IV)oksidi (PbO₂), ammoniumnitraatti (NH₄NO₃).

Orgaanisia anioneja sisältävien suolojen nimissä metalli tulee myös ensin, mutta kaavassa kirjoitusjärjestys muuttuu, esimerkiksi natriumasetaatti (CH₃COONa), kalsiumoksalaatti ((COO)₂Ca).

Katso myös

Lähteet

Kalle Lehtiniemi: Mooli 1, Lukion kemia, peruskurssi, s. 69–71. Otava, 2002. ISBN 951-1-16124-5

Viitteet

↑ ^a ^b ^c ^d Antti Kivinen & Osmo Mäkitie: Kemia, s. 188. Otava, 1988. 951-1-10136-6
↑ Otavan iso Fokus, 6. osa (Ra–Su), s. 3961, art. Suola. Otava, 1974. ISBN 951-1-01236-3

Aiheesta muualla

Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Suola Wikimedia Commonsissa

[Kemia-1] Antti Kivinen & Osmo Mäkitie: Kemia, s. 188. Otava, 1988. 951-1-10136-6

[2] Otavan iso Fokus, 6. osa (Ra–Su), s. 3961, art. Suola. Otava, 1974. ISBN 951-1-01236-3

[1]

[2]