Кристаллогидраты

Кристаллогидраты

Кристаллогидраты — это твёрдые вещества, в состав кристаллов которых входит вода. Эту воду называют кристаллизационной. Многие соли при выпаривании из водных растворов образуют именно кристаллогидраты, потому что молекулы воды встраиваются в кристаллическую решётку соли в строго определённом количестве.

Запись формул

В формуле кристаллогидрата воду записывают после точки, указывая число молекул. Например, медный купорос — это кристаллогидрат сульфата меди:

CuSO_4 · 5H_2O

Запись означает, что на одну формульную единицу сульфата меди приходится пять молекул воды. Безводный сульфат меди CuSO_4 белого цвета, а кристаллогидрат — красивого синего. Этот пример хорошо показывает, как вода в составе вещества меняет даже его цвет.

Известные кристаллогидраты

Расчёт состава

Найдём массовую долю воды в медном купоросе. Молярная масса безводной соли CuSO_4 равна 160 г/моль, а пяти молекул воды — 90 г/моль. Полная масса кристаллогидрата:

M(CuSO_4 · 5H_2O) = 160 + 90 = 250 г/моль

Массовая доля воды: 90 / 250 = 0,36, то есть 36 %. Значит, чуть больше трети массы медного купороса — это связанная кристаллизационная вода. Зная этот расчёт, можно определить, сколько чистой соли содержится в данной массе кристаллогидрата.

Запомни. При нагревании кристаллогидраты теряют кристаллизационную воду — этот процесс называют обезвоживанием. Синий медный купорос при нагревании белеет, превращаясь в безводную соль, а при добавлении воды снова синеет. Поэтому безводный сульфат меди служит индикатором присутствия воды.

Применение

Кристаллогидраты широко используют в жизни. Гипс CaSO_4 · 2H_2O применяют в строительстве и медицине (гипсовые повязки), медный купорос — в сельском хозяйстве для защиты растений от болезней. Безводные соли применяют как осушители, ведь они жадно поглощают воду из воздуха и других веществ.

Как образуются кристаллогидраты

Кристаллогидраты получают при медленном выпаривании или охлаждении насыщенного раствора соли. Молекулы воды притягиваются к ионам соли и встраиваются в растущий кристалл в строго определённом количестве. Поэтому состав кристаллогидрата постоянен, как и у любого чистого вещества, и его можно записать точной формулой. Если же нагреть кристаллогидрат, тепловое движение разрушает связи с водой, и она удаляется в виде пара, оставляя безводную соль.

Частая ошибка. Считать, что вода в кристаллогидрате — это просто влага на поверхности соли. На самом деле кристаллизационная вода входит в саму кристаллическую решётку и удерживается прочно: её можно удалить только нагреванием.

Кратко о главном

• Кристаллогидраты содержат кристаллизационную воду.
• Воду в формуле пишут после точки с числом молекул.
• Пример: медный купорос CuSO_4 · 5H_2O.
• При нагревании кристаллогидраты теряют воду.
• Массовую долю воды считают через молярные массы.