Хімія. Комплексна підготовка до ЗНО і ДПА
6.5. Сольвати, гідрати, кристалогідрати. Теплові ефекти, які супроводжують процес
Продукти взаємодії розчинника з розчиненими речовинами називають сольватами, а процес їх утворення сольватацією.
Унаслідок сольватації молекули (або йони) речовини, яка розчиняється, вступають у взаємодію з молекулами розчинника, тобто це процес не суто фізичний, а фізико-хімічний. Якщо розчинником виступає вода, ми говоримо про процес гідратації та утворення гідратів. Отже,
гідрати — це продукти приєднання молекул води (гідратації) до молекул, атомів чи йонів.
Гідрати можуть утворювати газоподібні1, рідкі та тверді речовини; останні називають кристалогідратами.
1 Газові гідрати (клатрати), у яких «гостями» виступають молекули газів або летких рідин (О2, N2, Аr, Хе, Вr2, Сl2, SF6, H2S, СН4, С3Н8, СНСl3 тощо), а «господарями» — молекули води, які утворюють кристалічний каркас. Вони нагадують сніг або лід, але можуть існувати за температур вище 0 °С.
Загальний тепловий ефект розчинення складається із суми теплових ефектів:
- 1) руйнування структури речовини, яку розчиняють (ендотермічного);
- 2) гідратації (екзотермічного).
Обидва процеси пов’язані зі зміною енергії системи «речовина — розчинник». Отже, розчинення кристалічних речовин завжди супроводжується поглинанням. Наприклад, унаслідок розчинення у воді амоній нітрату NH4NO3 (поглинається дуже багато енергії), натрій тіосульфату Na2S2O3, калій нітрату KNO3, амоній хлориду NH4Cl, натрій нітрату NaNO3, калій хлориду КСl, калій сульфату K2SO4) або, рідше, виділенням теплоти (наприклад, унаслідок розчинення у воді лугів (NaOH, KOH), кислот (H2SO4, НСl, HNO3).
Більшість сольватів і гідратів — нестійкі сполуки, існують лише у розчинах, але іноді, навіть після виділення розчиненої речовини з розчину (наприклад, випарювання), вода залишається у складі її кристалів.
Воду в складі кристалогідратів — речовин, кристали яких містять молекули води, — називають кристалізаційною.
Найважливіші кристалогідрати, їхні формули і назви наведено у Додатках 6, 7.
Склад кристалогідратів зображають формулами, у яких вказують кількість кристалізаційної води, що міститься в кристалогідраті: природні кристалогідрати — гіпс (CaSO4 · 2Н2О), карналіт (MgCl2 · КСl · 6Н2О).
Кристалізаційна вода видаляється зазвичай ступінчасто (утворення нижчих кристалогідратів). Так, унаслідок нагрівання до 105 °С сині кристали мідного купоросу (купрум(II) сульфат пентагідрат, CuSO4 · 5Н2О) змінюють колір на голубий (купрум(II) сульфат тригідрат, CuSO4 · 3Н2О), а далі за температури 150 °С перетворюються на білий купрум(ІІ) сульфат моногідрат (CuSO4 · Н2О). Повне зневоднення (утворення безводної солі) відбувається за температур вище 250 °С. Є речовини, які існують лише у вигляді кристалогідрату і, віддаючи кристалізаційну воду, розкладаються.
Цей контент створено завдяки Міністерству освіти і науки України