Sal (quimia)

Una sau (var. sal) es un compausat quimic ionic pur qu'es lo resultat de la reaccion entre un acid e una basa. Es constituïda d'ions de signes opausats : un anion que provèn de l'acid e un cation que provèn de la basa. En causa de l'importància dei reaccions acidobasicas dins la natura, lei saus son una familha importanta de substàncias per la quimia, la biologia e la medecina modèrna. Per exemple, de compausats coma lo clorur de sòdi ò lo bicarbonat de potassi son de saus. Certanei saus son donc conegudas dempuei la Preïstòria e, per aquela rason, l'estudi dei saus a tanben tengut un ròtle important dins lo desvolopament de la quimia fins a la fin dau sègle XIX.

Cristau de clorur de sòdi, la sau pus coneguda en causa de son ròtle dins l'alimentacion umana.

Istòria

Article detalhat: Istòria de la quimia.

Lei saus ocupan una plaça particulara dins l'istòria de la quimia car foguèron lòngtemps un deis objèctes d'estudis principaus de la quimia minerala. Per aquela rason, lei recèrcas sus lei saus foguèron a l'origina de progrès majors dins la comprenença dei fenomèns quimics fins au començament dau sègle XX. Dempuei aquela data, se lei saus demòran un subjècte important, d'autrei camps an pres mai d'importància dins la quimia modèrna.

De la Preïstòria a l'aparicion de la quimia modèrna

Lei periòdes antics e medievaus

La sau alimentària es coneguda dempuei la Preïstòria coma l'indican lei recèrcas arqueologicas menadas dins lo vilatge neolitic de Solnitsata. Èra utilizat per garnir ò per conservar d'aliments. Dins lo mond grècoroman, son importància èra tanben reconeguda per lei mètges. Ansin, Plini lo Vièlh (23-79 apC) o considerava coma una dei causas necessàrias a la vida. De mai, Plini fasiá un destriament entre la sau marina e la sau fossila. Un sègle pus tard, Galen (131-201 apC) realizava tanben la diferéncia. Pasmens, la sau alimentària èra pas l'unica sau coneguda durant l'Antiquitat. Per exemple, la saunitre èra utilizat dins la Peninsula Indiana au sègle III avC per fabricar d'armas productritz de fumadas toxicas. Autre exemple, l'esplecha de saumiac es mencionada en Cirenaïca, totjorn per Plini.

Amb lo desvolopament de l'alquimia, d'autrei saus foguèron pauc a pauc descubèrtas. Per exemple, la descubèrta dau vitriòu menèt a aquela dei sulfats. Pasmens, en causa de son origina diferenta, foguèron classats dins una categoria diferenta dei saus ja conegudas. Per exemple, lo monge Basilius Valentinus (v. 1394-1450) sostenguèt aqueu ponch de vista dins lo Letztes Testament, un tractat escrich au sègle XV mai publicat au sègle XVII. Ansin, la nocion de sau demorèt pauc clara e mau definida. Dins aquò, de personalitats coma Bernard Palissy (v. 1510-1590) aguèron una intuicion sus l'importància dei saus dins lei procès biologics. Dins aquò, poguèron jamai la demostrar.

La confusion entre acids, basas e saus

De l'Edat Mejana ai trabalhs de Lavoisier (1743-1794), la quimia s'estructurèt pauc a pauc en integrant lei principis dau metòde scientific. Aquela epòca es donc caracterizada per l'adopcion progressiva de l'empirisme. Plusors proprietats dei saus foguèron donc identificadas (solubilitat dins l'aiga, abséncia de combustion...). Pasmens, d'autrei familhas de compausats an de proprietats similaras. Ansin, d'un biais generau, la màger part dei quimistas integrèron lei saus dins la meteissa categoria que leis acids e lei basas. Per exemple, per Johann Joachim Becher (1635-1682), la nocion representava de sau la partida minerala, es a dire lo fix e l'incombustible, de cada objècte. Georg Ernst Stahl (1659-1734), autor de la teoria dau flogistic, considerava tanben leis acids, lei basas, lei saus e lei tèrras coma d'analògs. Pasmens, sa posicion evolucionèt pauc a pauc per gropar leis acids, lei basas e lei saus dins una meteissa categoria e faire una diferéncia amb lei tèrras. Puei, considerèt leis acids, lei basas e lei saus neutras coma de saus. En causa de l'influéncia dau flogistic, aquela vision perdurèt fins a l'aparicion de la quimia modèrna.

L'emergéncia de l'idèa modèrna de sau

Lo destriament entre acids, basas e saus

Dins aquò, la concepcion de Stahl foguèt pas acceptada per tota la comunautat scientifica. Tre leis ans 1620, Jan Baptista van Helmont (1579-1644) observèt que la reaccion entre un acid e un alcali entraïnava la formacion d'una sau. Nicolas Lémery (1645-1715) arribèt a la meteissa conclusion. De son caire, Robert Boyle (1627-1691) destrièt acids, basas (alcalis) e saus. Puei, en 1728, un resultat important foguèt trobat per Étienne-François Geoffroy (1672-1731) qu'identifiquèt la natura salina dei saus metallicas eissidas de l'accion de l'acid sulfuric sus un metau.

La premiera classicacion dei saus

Lei premierei teorias modèrnas sus lei saus foguèron l'òbra dau quimista francés Guillaume-François Rouelle (1703-1770). D'efiech, en 1744, abandonèt la descripcion tradicionala dei saus a partir de sei proprietats gustativas. En plaça, considerèt una sau unicament coma lo resultat de la reaccion entre un acid e una basa. Puei, après aver observat lei proprietats comunas dei saus, prepausèt la premiera classificacion metodica d'aquelei substàncias :

• lei saus mejanas èran caracterizadas per de cristaus solitaris que se presentan sota la forma de lamas finas.
• lei saus neutras èran caracterizadas per de cristaus cubics ò de piramidas de quatre a sièis fàcias.
• lei saus tetraedricas, piramidalas, parallelepipedicas ò romboïcas.
• lei saus cristallizadas segon una forma parallelepipedica aplatida.
• lei saus caracterizadas per de cristaus lòngs amb una forma d'agulha, de prisma ò de colona.
• lei saus caracterizadas per de cristaus pichons amb una forma d'agulha ò amb una forma indeterminada.

Per Rouelle, lei formas cristallinas èran fondamentalas per estudiar lei saus. Sa classificacion presenta donc de similituds amb lei classificacions utilizadas en mineralogia. Son trabalh inspirèt fòrça lei geològs qu'estudiavan lei mineraus. En 1754, precisèt sa pensada en realizant un destriament entre lei saus acidas, lei saus neutras (ò perfèctas) e lei saus amb un excès de basa. Per sostenir aquela diferenciacion, expliquèt que la combinason entre un acid e una basa èra limitada per un ponch de saturacion. En delà, de formas acidas ò basicas èran combinadas a l'estructura de la sau. Pasmens, aquela teoria foguèt combatuda per una partida dei quimistas dau sègle XVIII.

La question de l'oxigèn dins lei saus

Antoine Lavoisier (1743-1794) estudièt lei saus dins sei recèrcas sus la combustion. En particular, mostrèt que lei cauç metallics, d'aqueu temps consideradas coma de còrs simples, èran en realitat un assemblatge entre un metau e l'oxigèn. De mai, descurbiguèt d'aqueleis oxids intravan dins la composicion dei saus. Per eu, lei saus èran donc compausadas per un oxid e per un acid. Generalizèt sa conclusion ai saus alcalinas e alcalinoterrosas. Pasmens, coma pensava que l'oxigèn intrava dins la composicion de totei leis acids, prepausèt un modèl erronèu per lei clorurs.

En causa dau prestigi de Lavoisier, la question de l'oxigèn dins lei saus foguèt l'objècte d'un important debat. D'efiech, tre 1789, Claude-Louis Berthollet (1748-1822) demostrèt l'abséncia d'oxigèn dins l'acid sulfidric e dins l'acid cianidric. Pasmens, l'acid cloridric èra encara considerat coma un acid oxigenat, resultat « confiermat » per un estudi menat en 1809 per Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850) e Louis Jacques Thénard (1777-1857). Dins aquò, aquela conclusion foguèt contestada un an pus tard per Humphry Davy (1778-1829). Gràcias a una pila voltaïca, descomposèt l'acid cloridric e identifiquèt lo clòre coma un element quimic novèu. Ansin, demostrèt que lei clorurs èran de saus constituïdas de clòre e de metaus. En 1812, lo raliament de Gay-Lussac e de Thénard ai tèsis de Davy permetèt lor difusion dins la comunautat scientifica. En 1814-1815, la descubèrta dei cianurs per Gay-Lussac renforcèt mai l'idèa d'una existéncia de saus non oxigenadas.

Lei trabalhs de Berzelius e de Liebig

En 1820, Jöns Jacob Berzelius (1779-1848) refusava encara leis idèas de Davy sus lei saus. En acòrdi amb la pensada de Lavoisier, pensava que lei clorurs, especialament la sau alimentària (clorur de sòdi), èran pas de saus. D'efiech, segon eu, lo clorur de sòdi èra lo resultat de la combinason entre un atòm de sòdi e un atòm de clòre. En consequéncia, leis alogenurs èran pas lo resultat de l'union d'un acid e d'una basa. Assaièt de sostenir aquela tèsi per d'experiéncias e, en 1825, descurbiguèt lei sulfosaus, resultat de la combinason d'un sulfur acid e d'un sulfur basic. Concluguèt que, dins aquelei compausats, l'oxigèn èra estat remplaçat per lo sofre. Pauc a pauc, acceptèt donc de se raliar a la posicion de Davy e Gay-Lussac.

Puei, Berzelius adaptèt sa teoria de l'electroquimia ai saus. Segon eu, totei lei substàncias quimicas èran compausadas d'elements ò d'associacions d'elements de signes electrics opausats. Per exemple, dins una sulfosau, lo sulfur acid èra l'element electronegatiu e lo sulfur basic l'element electropositiu. Aquò li permetèt de descubrir que de compausats complèxs èran egalament capables d'engendrar de saus. Puei, prepausèt una classificacion dei saus en doas categorias :

• lei saus aloïdas, compausats d'un metau e d'un alogèn.
• lei saus amfidas, compausat d'un oxid, d'un sulfur, d'un seleniur ò d'un tellurur e d'un acid, d'un sulfid, d'un selenid ò d'un tellurid.

Aquò èra una prolongament important de la teoria de Davy car permetiá d'imaginar l'existéncia de saus compausadas de plusors saus diferentas. La redescubèrta deis experiéncias de Andreas Sigismund Marggraf (1709-1782), un quimista alemand qu'aviá mostrat la natura dobla de l'alun, sostenguèt lo modèl de Berzelius.

En 1837-1838, Justus von Liebig (1803-1873) publiquèt lo resultat de sei recèrcas sus leis acids qu'èran una continuacion dei trabalhs precedents. En particular, identifiquèt l'importància de l'idrogèn dins aquelei substàncias. Segon eu, un acid èra una substància capabla de remplaçar un atòm metallic per un atòm d'idrogèn. A l'opausat, suggeriguèt que lei saus èran de compausats onte l'idrogèn èra estat remplaçat per l'equivalent d'un metau.

La formacion dei saus

Dins leis ans 1840-1850, Charles Frédéric Gerhardt (1816-1856), un discípol de Liebig, s'interessèt a la formacion dei saus. D'efiech, lei teorias Liebig, s'avián mostrat l'importància de l'idrogèn dins l'aciditat, laissavan pensar que de mecanismes de substitucion dictavan la formacion deis acids e dei saus. Per respòndre a aquela question, Gerhardt estudièt plusors reaccions de formacion e de descomposicion de saus. Ansin, descurbiguèt la natura binària dei saus simplas. Sa conclusion, importanta per l'estudi dei fenomèns acidobasics, èra que lei saus èran lo resultat d'una reaccion d'addicion entre acids e basas.

Lei representacions modèrnas dei saus

L'introduccion de la nocion de valéncia

A partir de la segonda mitat dau sègle XIX, lei recèrcas sus lei saus venguèron mens importantas dins l'istòria de la quimia. Pasmens, en 1893, Alfred Werner (1866-1919) utilizèt de saus per demostrar l'interès dau concèpte de valéncia. Per aquò, s'interessèt a la representacion dei saus doblas. D'efiech, la teoria deis encadenaments d'atòms, rivala de la teoria de la valéncia, èra pas en mesura d'explicar lor estructura. Òr, Werner, gràcias a la teoria deis ions desvolopada per Svante August Arrhenius (1859-1927), poguèt explicar plusors proprietats dei saus gràcias a la valéncia. Aqueu succès aguèt un efiech considerable en quimia car renforcèt mai l'unificacion de la quimia organica e de la quimia minerala. Desvolopèt l'idèa de coordenacion e de representacion espaciala dei saus, causas que tenguèron un ròtle dins lo desvolopament de l'estereoquimia.

La representacion electronica dei saus

Au començament dau sègle XX, lo desvolopament dau modèl de la liason quimica aguèt d'efiechs importants sus la representacion dei saus. D'efiech, lo melhorament dei conoissenças sus leis ions menèt a la descubèrta de la liason ionica. Aquò permetèt d'explicar la formacion dei saus gràcias a d'interaccions entre cations e anions. Puei, durant lo rèsta dau sègle XX, lei saus foguèron fòrça estudiadas dins lo quadre de la cristallografia en causa de la multiplicitat de sei formas cristallinas. Enfin, amb lo desvolopament de l'electroquimia industriala, son totjorn l'objècte d'estudis destinats a trobar d'electrolits adaptats a certanei reaccions.

• 
  Plini lo Vièlh (23-79)
• 
  Galen (131-201)
• 
  Basilius Valentinus (v. 1394-1450)
• 
  Bernard Palissy (v. 1510-1590)
• 
  Johann Joachim Becher (1635-1682)
• 
  Georg Ernst Stahl (1659-1734)
• 
  Jan Baptista van Helmont (1579-1644)
• 
  Robert Boyle (1627-1691)
• 
  Étienne-François Geoffroy (1672-1731)
• 
  Guillaume-François Rouelle (1703-1770)
• 
  Andreas Sigismund Marggraf (1709-1782)
• 
  Antoine Lavoisier (1743-1794)
• 
  Claude-Louis Berthollet (1748-1822)
• 
  Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850)
• 
  Louis Jacques Thénard (1777-1857)
• 
  Humphry Davy (1778-1829)
• 
  Jöns Jacob Berzelius (1779-1848)
• 
  Justus von Liebig (1803-1873)
• 
  Charles Frédéric Gerhardt (1816-1856)
• 
  Alfred Werner (1866-1919)
• 
  Svante August Arrhenius (1859-1927)

Formacion

Dins la quimia modèrna, lei saus son lo resultat de la reaccion entre un acid e una basa. Pasmens, per de rasons de simplificacion, plusors soscas son sovent presentats :

• una reaccion entre un acid e una basa : NH₃ + HCl → NH₄Cl.
• una reaccion entre un acid e un metau : Mg + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂.
• una reaccion entre un non metau e un metau : Ca + Cl₂ → CaCl₂.
• una reaccion entre una basa e un anidrid d'acid : 2 NaOH + Cl₂O → 2 NaClO + H₂O.
• una reaccion entre un acid e un anidrid d'acid : 2 HNO₃ + Na₂O → 2 NaNO₃ + H₂O.
• una recombinason de plusors saus dissòutas dins l'aiga. Aqueu fenomèn es favorizat per l'existéncia d'un precipitat : Pb(NO₃)₂ + Na₂SO₄ → PbSO₄↓ + 2 NaNO₃.

Dins lei fachs, i a de familhas de saus que son eissidas d'un acid donat. Per exemple, leis acetats vènon de l'acid acetic, lei carbonats de l'acid carbonic, lei clorats de l'acid idrocloric, lei fosfats de l'acid fosforic, lei nitrats de l'acid nitric, lei nitrits de l'acid nitrós e lei sulfats de l'acid sulfuric. A l'opausat, lei grops de saus pòdon egalament èsser designadas per lo cation. Per exemple, se parla de saus de sòdi, de saus de calci ò de saus de magnèsi. Segon leis acids e lei basas que reagisson, existís de saus organicas e inorganicas.

Proprietats

Proprietats fisicas

Proprietats mecanicas generalas

Lei saus son de solids amb una duretat febla. Per exemple, lo clorur de sòdi cristallizat a una duretat compresa entre 2 e 2,5 sus l'escala de Mohs. Pasmens, coma totei lei solids, son de materiaus pauc ò pas compressibles.

Color e transparéncia

La màger part dei saus forman de cristaus transparents e colorats. En revènge, leis agregats policristallins son sovent opacs. La coloracion dei saus es fòrça variabla e despend deis ions que compausan son estructura. Per exemple, lo cromat de sòdi es jaune, lo dicromat de potassi es arange e lo sulfat de coire es blau. Pasmens, dins la natura, aquelei compausats son rars car lei saus son generalament solublas dins l'aiga.

• 
  Nitrat de cobalt (II)
• 
  Dicromat de sòdi
• 
  Cromat de potassi
• 
  Clorur de niquèl (II)
• 
  Sulfat de coire (II)
• 
  Permanganat de potassi
• 
  Sulfat de magnèsi
• 
  Dioxid de manganès

Ponch de fusion

Lei saus an generalament un ponch de fusion relativament aut car lei liasons ionicas son relativament establas. Per exemple, la temperatura de fusion dau clorur de sòdi es de 800,7 °C. Pasmens, existís egalament de saus liquidas dins lei condicions normalas de pression e de temperatura. Dins leis industrias qu'utilizan de saus fondudas, de cations organics son sovent aponduts au mitan reaccion per favorizar la dissociacion dei saus e demenir lor ponch de fusion.

Conductivitat

A l'estat solid, lei saus son generalament d'isolants electrics. En revènge, lei saus fondudas ò dissòutas dins una solucion son conductritz en causa de la preséncia importantas d'ions dins lo mitan. Per aquela rason, fòrça saus son utilizadas coma electrolits. Regardant aqueu ponch, se destria lei saus fòrtas, totalament dissociadas dins l'aiga e pauc volatils, que son compausats d'electrolits fòrts e lei saus feblas que presentan lei proprietats opausadas.

• 
  Sau fonduda
• 
  Pile Leclanché, exemple de pila salina
• 
  Pònt salin, exemple d'utilizacion dei proprietats conductritz dei saus dissòutas dins l'aiga

Proprietats quimicas

Coma son de compausats ionics, la màger part dei saus an una solubilitat importanta dins l'aiga e, pus generalament, dins lei solvents polars. D'efiech, en solucion, lei saus se dissocian aisament per formar de cations e d'anions. Per exemple, lei saus de sòdi, de potassi e d'amoniac an generalament de solubilitats fòrça autas dins l'aiga. Lei nitrats e lei sulfats son tanben ben solubles dins l'aiga. Dins aquò, i a totjorn d'excepcions dins cada categoria coma lo sulfat de calci qu'es pauc soluble en solucion aquosa.

Proprietats organolepticas

Lei saus an de gosts fòrça variats. Lo pus conegut, lo clorur de sòdi, a un gost salat. Dins aquò, es possible de trobar lei quatre autrei sabors fondamentalas dins lei saus : lo sucrat amb l'acetat de plomb, l'acid amb lo bitartrat de potassi, l'amarum amb lo sulfat de magnèsi e l'umani amb lo glutamat de monosòdi.

Lei saus d'acids e de basas fòrts son pauc volatilas e an donc pas ò pauc d'odor. En revènge, lei saus eissidas d'acids e de basas feblas son pus volatilas. An generalament l'odor de l'acid ò de la basa conjugat. Existís de cas particulars coma lei cianids que senton generalament lo cianur d'idrogèn. La preséncia d'aiga, que favoriza la dissolucion dei saus, aumenta la formacion deis odors.

Occuréncia

Lei saus son una familha importanta de substàncias quimicas dins leis ecosistèmas terrèstres. En causa de lor solubilitat importanta dins l'aiga, lei formacions geologicas dominadas per lei saus necessitan de condicions particularas per se formar. D'un biais preferenciau, se forman dins lei zònas endoreïcas onte l'evaporacion de l'aiga permet la precipitacion dei saus dissòutas. Lei saus pauc solublas, coma lei carbonats de calci, an un ròtle important dins la formacion dei païsatges geologics. D'efiech, participan a la formacion de ròcas duras, coma lei calcaris, que son capablas de resistir ai procès d'erosion durant de milions d'ans. En parallèl, en l'abséncia de transpòrt vèrs l'ocean, lei saus solublas pòdon formar de regions d'acumulacion de saus. Aqueleis endrechs se tròban subretot au centre dei massas continentalas, per exemple dins lo Grand Rift African e dins leis Andes. Dins aquò, existís una pichona zòna d'aqueu tipe, d'origina umana, en Occitània (Estanh de Lavalduc). Segon leis evolucions geologicas, aquelei saus pòdon èsser cubèrtas de sediments e constituïr de jaç sosterranhs.

Sota forma dissòuta, lei saus son presentas dins lei sòus onte son un element important per la subrevida dei vegetaus. De mai, leis aigas contènon de quantitats importantas de saus, especialament dins lei mars e leis oceans. Plusors saus an un ròtle dins lei procès biologics, en particular sota forma ionica. Per exemple, participan a la transmission deis impulsions nerviosas, a la contraccion dei muscles, au foncionament de la clorofilla e deis enzims ò au transpòrt de l'oxigèn. En lei vertebrats, l'esquelèta es principalament constituïda de saus insolublas.

• 
  Carta dei regions endoreïcas actualas
• 
  Fotografia d'un lac salat en Utah
• 
  Un lac acid, autre exemple d'endrech naturalament constituït de saus
• 
  Duna de gip (sulfat de calci) en Nòu Mexic
• 
  Salins destinats a la produccion de sau alimentària
• 
  Relèu format per de ròcas cauquieras (carbonat de calci e carbonat de magnèsi) en Provença
• 
  Partida mineralas d'un òs, principalament formada de carbonat de calci e de fosfat de calci

Nomenclatura

En occitan, la nomenclatura sistematica dei saus es relativament simpla. Lo nom d'una sau comença totjorn per l'anion (clorur de, acetat de, sulfat de...) e s'acaba per aqueu dau cation (ammonium...). Pasmens, fòrça saus an de denominacions istoricas coma la saunitre (nitrat de potassi) ò la sau (clorur de sòdi).

Annèxas

Liames intèrnes

• Acid.
• Basa.
• Dissociacion.
• Electrolit.
• Electroquimia.
• Ion.
• Istòria de la quimia.
• Liason ionica.
• Liquid ionic.
• Pila salina.
• Quimia.
• Sau alimentària.
• Salat.
• Salin.
• Sau fonduda.

Bibliografia

• (es) José Ramón Bertomeu Sánchez e Antonio García Belmar, La revolución química: Entre la historia y la memoria, Universitat de València, 2011.
• (de) V. Karpenko e J. A. Norris, Vitriol in the History of Chemistry, Chem. Listy, 2002, pp. 997–1005.
• (en) Mark Kurlansky, Salt: A World History, Walker Publishing Company, 2002.
• (de) Hans-Dieter Jakubke e Ruth Karcher (dir.), Lexikon der Chemie, Spektrum Akademischer Verlag, 2001.
• (es) Antonio Martínez Lorenzo, Formulación química IUPAC, Editorial Bruño, 1997.
• (en) J. R. Partington, A short history of Chemistry, Dover, 1989.
• (de) Claus Priesner e Karin Figala, Alchemie: Lexikon einer hermetischen Wissenschaft, Beck, 1998.
• (en) P. Wasserscheid e W. Keim, « Ionic Liquids—New “Solutions” for Transition Metal Catalysis », Angewandte Chemie International Edition, vol. 39, n° 21, 2000.