Huvud vetenskap

Hydrat kemisk förening

Hydrat kemisk förening
Hydrat kemisk förening

Video: Grundämnen och kemiska föreningar. Rena ämnen och blandningar 2024, Juli

Video: Grundämnen och kemiska föreningar. Rena ämnen och blandningar 2024, Juli
Anonim

Hydrat, en förening som innehåller vatten i form av H 2 O molekyler, vanligtvis, men inte alltid, med en bestämd halt av vatten i vikt. De mest kända hydraterna är kristallina fasta ämnen som förlorar sina grundläggande strukturer vid borttagande av det bundna vattnet. Undantag från detta är zeoliter (aluminiumsilikatmineraler eller deras syntetiska analoger som innehåller vatten i obestämda mängder) liksom liknande lermineraler, vissa leror och metalloxider, som har varierande andelar vatten i deras hydrerade former; zeoliter förlorar och återvinner vatten reversibelt med liten eller ingen strukturförändring.

Ämnen som spontant absorberar vatten från luften för att bilda hydrater är kända som hygroskopiska eller deliquescerande, medan hydrater som förlorar så kallade hydratiseringsvatten eller kristallisationsvatten för att bilda de icke-hydratiserade (vattenfria) substanserna kallas efflorescerande. I många fall är upptag och förlust av vatten (genom uppvärmning, minskande tryck eller på annat sätt) reversibla processer, ibland åtföljda av färgförändringar. Till exempel, blå vitriol, eller kopparsulfat-pentahydrat (CuSO 4 ∙ 5H 2 O), är blå, kopparsulfat-trihydrat (CuSO 4 ∙ 3H 2 O) är blå, och vattenfritt kopparsulfat (CuSO 4) är vit.

Andra exempel på hydrater är Glaubers salt (natriumsulfatdekahydrat, Na 2 SO 4 ∙ 10H 2 O); tvätt soda (natriumkarbonat-dekahydrat, Na 2 CO 3 ∙ 10H 2 O); borax (natriumtetraborat-dekahydrat, Na 2 B 4 O 7 ∙ 10H 2 O); sulfaterna kända som vitriols (t.ex. Epsom-salt, MgSO 4 ∙ 7H 2 O); och de dubbelsalter kända kollektivt som alums (M + 2 SO 4 ∙ M 3 2 (SO 4) 3 ∙ 24H 2 O, där M + är en monopositive katjon, såsom K + eller NH4 +, och M 3+ är en tripositiv katjon, såsom Al 3+ eller Cr 3+).

I många fall är hydrater koordinationsföreningar. CuSO 4 ∙ 5H 2 O är faktiskt [Cu (H 2 O) 4] SO 4 ∙ 4H 2 O; fyra hydratiseringsmolekyler koordineras till kopparjonen, medan den femte vattenmolekylen är kopplad till sulfatjonen, förmodligen genom vätebindning. På liknande sätt är MgSO 4 ∙ 7H 2 O faktiskt [Mg (H 2 O) 6] SO 4 ∙ 4H 2 O. Röntgendiffraktionsstudier har visat att hydratiserat berylliumsulfat (BeSO 4 ∙ 4H 2 O) och hydratiserat berylliumnitrat (vare (NO 3) 2 ∙ 4H 2 O) båda innehåller det tetraedriska komplex jon [vare (H 2 O) 4] 4+.

Ett antal gaser - särskilt de ädla gaserna och enkla kolvätegaser som metan, etan, propan och acetylen, samt klor och koldioxid - bildar kristallina hydrater som kallas klatratföreningar vid relativt låga temperaturer och tryck. Clathrate-kristaller har en struktur i vilken vattenmolekylerna bildar en löst fast ram som omger gasmolekylen. Metanhydrater finns i stora mängder under havsbotten och permafrosten på land. Det tros att det finns mer bränsle i undervattensmetanhydrat än i världens kol, naturgas och oljereserver. Det finns också oro för att klimatförändringar kan leda till att metanhydraterna bryts ned och frigör deras metan, vilket skulle förvärra problemet med klimatförändringar, eftersom metan är en mer effektiv växthusgas än koldioxid.