Кристаллогидраты

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 98.

Выделить растворённое вещество из раствора можно путём выпаривания воды. В некоторых случаях образуются гидраты в кристаллическом виде или кристаллогидраты. Они содержат молекулы воды, которые называются кристаллизационной водой.

Общее описание

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

К кристаллогидратам в первую очередь относятся соли. Типичными кристаллогидратами являются природные минералы – гипс, карналлит, алебастр, бура. Также кристаллогидраты образуют кислоты и основания.

Название вещества зависит от количества молекул воды. Для этого используют приставки, обозначающие число:

1 – моно;
2 – ди;
3 – три;
4 – тетра;
5 – пента;
6 – гекса;
7 – гепта;
8 – окта;
9 – нона;
10 – дека.

Рис. 2. Строение молекулы кристаллогидрата.

Например, кристаллогидрат FeSO₄, содержащий одну молекулу воды, называется моногидрат сульфата железа (II). Если в кристаллогидрате семь молекул воды, он называется гептагидрат сульфата железа (II).

Вода из кристаллогидрата в большинстве случаев удаляется ступенчато. Например, при нагревании медного купороса, он переходит в тригидрат, затем в моногидрат. При нагревании до 250°С медный купорос полностью обезвоживается 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.

Рис. 3. Пентагидрат сульфата меди (II) и сульфат меди (II).

Расчёт массы вещества

При прокаливании кристаллогидраты разлагаются на сухое вещество и воду. Чтобы вычислить массовую долю вещества используется следующая формула:

ω_{(сух. в-ва)} = m_{(сух. в-ва)} / m_(кр-та).

Для расчёта массовой доли воды применяется схожая формула:

ω₍_H2_O) = m₍_H2_O) / m_(кр-та).

Рассмотрим решение задачи с применением формулы.

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

Решение:

Сначала запишем молярные массы воды и нитрата меди (II):

M (Cu(NO₃)₂) = 187,5 г/моль;
M (H₂O) = 18 г/моль.

В 1 моле кристаллогидрата содержится 1 моль нитрата меди (II) и 3 моль воды, поэтому получаем по формуле m = n ∙ M массу воды и массу соли в кристаллогидрате:

m (H₂O) = 3 ∙ 18 = 54 г;
m (Cu(NO₃)₂) = 1 ∙ 187,5 = 187,5 г.

Высчитаем общую массу вещества:

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

Остаётся вычислить массовую долю воды:

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

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

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

Что мы узнали?

Кристаллогидратами называются вещества, содержащие молекулы воды за счёт их притяжения катионами кристаллической решётки. В формуле кристаллогидратов, а также в названии вещества указывается количество воды. Например, CuSO₄ ∙ H₂O – моногидрат сульфата меди (II). Если известны массы воды и сухого вещества, можно вычислить их массовую долю.