Кристалохидраты

Отделить растворенное вещество от раствора можно путем выпаривания воды. В некоторых случаях гидраты образуются в кристаллической форме или кристаллогидратах. Они содержат молекулы воды, которые называются кристаллизационной водой.

Общее описание

Кристаллогидраты образуются благодаря взаимодействию катионов кристаллической решетки вещества с молекулами воды. Это возможно, если связь между катионами и анионами кристалла более слабая.

Кристаллогидраты в основном включают соли. Типичными кристаллогидратами являются природные минералы – гипс, карналлит, алебастр, бор. Кристаллогидраты также образуют кислоты и основания.

Кристалохидраты

Инжир. 1. Кристалохирады.

Название вещества зависит от количества молекул воды. Для этого используются префиксы, обозначающие числа:

  • 1 – моно;
  • 2 – ди;
  • 3 – три;
  • 4 – тетра;
  • 5 – пента;
  • 6 – шестигранник;
  • 7 – γεπτα;
  • 8 – октября;
  • 9 – нона;
  • 10 – дек.

Кристалохидраты

Инжир. 2. Строение молекулы кристаллогидрата.

Например, кристаллогидрат FeSO4, содержащий одну молекулу воды, называется моногидратом сульфата железа (II). Если в кристаллогидрате семь молекул воды, его называют гептагидратом сернокислого железа (II).

Вода из кристаллохирада в большинстве случаев удаляется ступенчато. Например, при нагревании медного купороса он превращается в тригидрат, затем в моногидрат. При нагревании до 250°С сульфат меди полностью дегидратируется до сульфата меди (II).

Формула кристаллогидрата состоит из двух частей. Сначала записывается формула вещества. Через точку (знак умножения) указывается количество молекул воды. Например, ZnSO4 ∙ 7H2O, CuSO4 ∙ H2O, Na2CO3·10H2O, H2SO4 · H2O.

Кристалохидраты

Инжир. 3. Пентагидрат сульфата меди (II) и сульфата меди (II).

Расчёт массы вещества

Кристаллогидраты при прокаливании разлагаются на сухое вещество и воду. Для расчета массовой доли вещества используется следующая формула:

ω(сух в-ва) = m(сух в-ва) / m(кр-та).

По аналогичной формуле рассчитывается массовая доля воды:

ω(H2O) = m(H2O)/m(кр-та).

Рассмотрим решение задачи с применением формулы.

Необходимо рассчитать массовую долю кристаллизующейся воды в тригидрате нитрата меди (II) (Cu(NO3)2 ∙ 3H2O).

Решение:

Сначала запишите мольные массы воды и нитрата меди (II):

  • М (Cu(NO3)2) = 187,5 г/моль;
  • М (Н2О) = 18 г/моль.

в 1 моль кристаллогидрата входит 1 моль нитрата меди(II) и 3 моль воды, поэтому получаем m = n∙M масса воды и масса соли в кристаллогидрате:

  • м (Н2О) = 3∙18 = 54 г;
  • м (Cu(NO3)2) = 1 ∙ 187,5 = 187,5 г.

Рассчитаем общую массу веществ:

м (Cu(NO3)2 ∙3H2O) = 187,5 + 54 = 241,5 г.

Осталось рассчитать массовую долю воды:

ω(H2O) = m(H2O)/m(кр-та) = 54/241,5 = 0,22 или 22 %.

Ответ: массовая доля воды в трихридрате нитрата меди (II) 22 %.

Некоторые вещества невозможно обезводить без разложения. Например, соединение BeC2O4·H2O устойчиво только в форме кристаллогидрата.

Что мы узнали?

Кристаллохридрами называются вещества, содержащие молекулы воды из-за их притяжения к катионам кристаллической решетки. Количество воды указано в формуле кристаллогидратов и в названии вещества. Например, CuSO4 ∙ H2O – моногидрат сульфата меди (II). Зная массы воды и сухого вещества, можно рассчитать их массовую долю.