Hydraty inaczej wodziany – pojęcie dwuznaczne oznaczające:
- W
chemii organicznej
jest to każdy
związek chemiczny
otrzymany na skutek reakcji
addycji
wody
– w hydratach w tym sensie nie występują wolne cząsteczki wody, lecz do związku przyłączają się osobno atomy
wodoru
i
grupy hydroksylowej
, pochodzące ze
zdysocjowanej
wody.
- W
chemii nieorganicznej
jest to związek chemiczny lub
układ supramolekularny
, który zawiera w swojej strukturze cząsteczki wody zaokludowane w jego
sieci krystalicznej
lub względnie trwale połączone
wiązaniami wodorowymi
, a nie
wiązaniami kowalencyjnymi
. Hydraty w tym sensie są często tworzone przez
sole
nieorganiczne. Niektóre związki organiczne również są zdolne do tworzenia tego rodzaju hydratów.
Hydraty związków organicznych
Przykłady:
-
wodzian chloralu
– jeden z pierwszych syntetycznych
leków
nasennych
-
wodzian metanu
– nietrwały związek wytwarzający się samorzutnie w sprzyjających warunkach w naturze (zwiększone ciśnienie, niska
temperatura
), osadzająca się np. na dnie oceanów oraz zatykający rurociągi naftowe.
Hydraty związków nieorganicznych (sole uwodnione)
Sześciowodny chlorek kobaltu(II)
W uwodnionych solach woda nie tworzy wiązań kowalencyjnych z cząsteczkami soli, lecz jest wbudowana w ich sieć krystaliczną. Z tego względu wodę tę nazywa się krystalizacyjną. Woda jest wbudowywana do sieci w ściśle określony sposób na skutek czego na jedną cząsteczkę soli przypada ściśle określona liczba cząsteczek wody. W kryształach hydratów woda jest utrzymywana poprzez silne
wiązania wodorowe
, które występują w każdej jednostce elementarnej sieci krystalicznej lub tylko poprzez
zaokludowanie
wewnątrz jednostek elementarnych sieci. Tradycyjnie, we wzorach sumarycznych hydratów, wodę krystalizacyjną wyodrębnia się z niego na końcu i pisze po znaku mnożenia.
Sole uwodnione są zwykle nietrwałe termicznie. W określonej temperaturze przechodzą często spontanicznie w formę bezwodną, lub formę mniej uwodnioną. Po ochłodzeniu bezwodna forma soli jest zwykle silnie
higroskopijna
i spontanicznie pobiera wodę z otoczenia, jeśli tylko ma taką możliwość. Istnieją też trwałe hydraty, które nie rozkładają się przed osiągnięciem temperatury topnienia. Odwodnienie tego rodzaju hydratów wymaga specjalnych zabiegów – jak np. suszenia ich w formie stopionej i następnie
krystalizacji
z bezwodnych
rozpuszczalników
.
Przemianie soli
metali przejściowych
z formy bezwodnej w hydrat towarzyszy często zmiana barwy. Przykładem jest uwodniony niebieski
siarczan miedzi
CuSO4•5H2O przechodzący w wyniku podgrzania najpierw w jasnobłękitną postać jednowodną a następnie w białą bezwodną. Zjawisko to jest często stosowane do detekcji
zawilgocenia
środków suszących. Np. do
silikażelu
dodaje się często bezwodnego
chlorku kobaltu(II)
, który zmienia barwę z intensywnie niebieskiej na intensywnie czerwoną po przemianie w hydrat.
Niektóre sole uwodnione występują w więcej niż jednej postaci, np. bezwodny
węglan sodu
przyswajając wodę tworzy kolejno hydraty: jednowodny Na2CO3•H2O, następnie siedmiowodny Na2CO3•7H2O i ostatecznie trwały dziesięciowodny Na2CO3•10H2O.
Hydraty w większości dość dobrze rozpuszczają się w
wodzie
, przy czym proces rozpuszczania powoduje "wyzwolenie" wody z sieci krystalicznej, nawet jeśli sama sól nie ulega dysocjacji, co należy uwzględniać w obliczeniach
stechiometrycznych
reakcji chemicznych
prowadzonych z udziałem tych soli. Część hydratów nie jest jednak dobrze rozpuszczalna w wodzie. Przykładem nierozpuszczalnego hydratu jest
gips
czyli uwodniony
siarczan wapnia
CaSO4•2H2O. (Porównaj:
anhydryt
)
Zobacz też