Кристаллогидраты

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.

Кристаллогидраты

Рис. 1. Кристаллогидраты.

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.

Строение молекулы кристаллогидрата

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.

Пентагидрат сульфата меди (II) и сульфат меди (II)

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(H2O) = m(H2O) / 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.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6. Всего получено оценок: 62.

Предметы