Кіріспе

Кристаллдар ішіндегі су молекулалары

Химияда кристалдану суы немесе гидратация суы – кристалдар ішінде кездесетін су молекулалары. Су көбінесе сулы ерітінділерден кристалдар пайда болатын кезде қосылады. Кейбір жағдайларда кристалдану суы – белгілі бір температурадағы заттағы судың жалпы массасы және көбінесе нақты (стехиометриялық) қатынаста болады. Классикалық түрде, "кристалдану суы" – металл кешенінің немесе тұздың кристалдық құрылымында табылса, металл катионына тікелей байланыспаған су. Судан немесе су құрамындағы еріткіштерден кристалдану кезінде көптеген қосылыстар су молекулаларын өз кристалдық құрылымдарына енгізеді. Кристалдану суын әдетте үлгіні қыздыру арқылы жоюға болады, бірақ кристалдық қасиеттері көбінесе жоғалады. Органикалық емес тұздармен салыстырғанда, ақуыздар кристалдық торда көп мөлшерде сумен кристалданады. Ақуыздарда 50% су мөлшері жиі кездеседі.

Қолданбалар

Гидратация туралы білім көптеген қосылыстардың массасын есептеу үшін маңызды. Көптеген тұзға ұқсас қатты заттардың реакциялық қабілеті судың болуына тәуелді. Тұздардың гидратациялануы және дегидратациялануы энергияны сақтау үшін фазалық өзгерістер материалдарын қолданудың негізгі бөлігі болып табылады.

Талдау

Көптеген қосылыстардың су мөлшерін оның формуласын білу арқылы анықтауға болады. Белгісіз үлгі термогравиметриялық талдау (ТГА) арқылы анықталуы мүмкін, онда үлгі күшті қыздырылады, ал үлгінің дәл салмағы температураға қарай кестеге түсіріледі. Бұрынғыда бөлінген су мөлшері судың молярлық массасына бөлінеді, соның нәтижесінде тұзға байланысқан су молекулаларының саны есептеледі.

Басқа кристалдану еріткіштері

Су кристаллдарда ең көп кездесетін еріткіш, себебі ол кішкентай және полярлы. Бірақ кез келген еріткішті кейбір қабылдаушы кристалдарда табуға болады. Су ерекшелігі – оның реактивтілігі, ал бензол сияқты басқа еріткіштер химиялық тұрғыдан зиянсыз саналады. Кейде бір кристалда бірнеше еріткіш кездеседі, және олардың стехиометриясы көбінесе өзгеріп отырады, бұл кристаллографиялық «жартылай толтыру» тұжырымында көрінеді. Химиктер үлгіні вакуум және қыздырудың үйлесімі арқылы «тұрақты салмаққа» дейін «кептіру» әдеті бар. Басқа кристалдану еріткіштерін талдау үшін үлгіні дейтерийленген еріткіште ерітіп, NMR спектроскопиясы арқылы еріткіш сигналдарын анықтау ыңғайлы. Жеке кристалдық рентгендік кристаллография да осы кристалдану еріткіштерінің болуын анықтай алады. Қазіргі таңда басқа әдістер де қолдануда болуы мүмкін.

Кейбір органикалық емес галоидтардағы кристалдану суының кестесі

Төмендегі кестеде әр түрлі тұздағы металлға шаққандағы су молекулаларының саны көрсетілген. Гидратталған металл галидтері және олардың формулалары Металлдың координациялық сферасы Кристалдану суының эквиваленттері, М-ге байланыспаған Ескертулер Кальций хлориді CaCl2(H2O)6 [Ca(μ\ H2O)6(H2O)3](2+) судың көпірлік лиганд ретіндегі мысалы Титан(III) хлориді TiCl3(H2O)6 транс [TiCl2(H2O)4]+ Цирконий(IV) фториді ZrF4(H2O)3|(μ\sF)2[ZrF3(H2O)3]2 сирек жағдай, Hf және Zr ерекшеленеді Гафний тетрафториді HfF4(H2O)3 |(μ\sF)2[HfF2(H2O)2]n(H2O)n сирек жағдай, Hf және Zr ерекшеленеді екі Ванадий(III) йодиді VI3(H2O)6 |[V(H2O)6](3+) ешқандай |Cl және |Br, |I лиганд ретінде V(III) үшін сумен нашар бәсекелеседі Nb6Cl14(H2O)8 |[Nb6Cl14(H2O)2] төрт Хром(III) хлориді CrCl3(H2O)6 транс |[CrCl2(H2O)4]+ екі, қара жасыл изомер, сондай-ақ "Бьеррумның тұзы" Хром(III) хлориді CrCl3(H2O)6 |[CrCl(H2O)5](2+) бір, көгілдір-жасыл изомер Хром(II) хлориді CrCl2(H2O)4 транс |[CrCl2(H2O)4] төртбұрышты/тетрагонды бұрмалау Хром(III) хлориді CrCl3(H2O)6 |[Cr(H2O)6](3+) күлгін изомер, алюминий қосылысымен изоструктуралық Алюминий трихлориді AlCl3(H2O)6 |[Al(H2O)6](3+) Cr(III) қосылысымен изоструктуралық Марганец(II) хлориді MnCl2(H2O)6 транс |[MnCl2(H2O)4] екі Марганец(II) хлориді MnCl2(H2O)4 цис |[MnCl2(H2O)4] цис молекулалық, тұрақсыз транс изомері де анықталған Марганец(II) бромиді MnBr2(H2O)4 цис |[MnBr2(H2O)4] цис, молекулалық Марганец(II) йодиді MnI2(H2O)4 транс |[MnI2(H2O)4] молекулалық, FeCl2(H2O)4-пен изоструктуралық Марганец(II) хлориді MnCl2(H2O)2 транс |[MnCl4(H2O)2] көпірлік хлоридпен полимерлі Марганец(II) бромиді MnBr2(H2O)2 транс |[MnBr4(H2O)2] көпірлік бромидпен полимерлі Темір(II) хлориді FeCl2(H2O)6 транс |[FeCl2(H2O)4] екі Темір(II) хлориді FeCl2(H2O)4 транс |[FeCl2(H2O)4] молекулалық Темір(II) бромиді FeBr2(H2O)4 транс |[FeBr2(H2O)4] молекулалық, Cr аналогымен изоструктуралық Темір(III) хлориді FeCl3(H2O)2.5 цис |[FeCl2(H2O)4]+ екі, дигидратта ұқсас құрылым, екеуінде де |FeCl4 аниондары бар. Йодид сумен нашар бәсекелеседі Кобальт(II) бромиді CoBr2(H2O)4 транс |[CoBr2(H2O)4] молекулалық Никель(II) бромиді NiBr2(H2O)6 транс |[NiBr2(H2O)4] екі Никель(II) йодиді NiI2(H2O)6 |[Ni(H2O)6](2+) транс |[PtCl4(H2O)2] октаэдрлі Pt орталықтары; бірінші қатарлы хлорид аква комплексінің сирек мысалы Платина(IV) хлориді [Pt(H2O)3Cl3]Cl(H2O)0.5 fac |[PtCl3(H2O)3]+ октаэдрлі Pt орталықтары; бірінші қатарлы хлорид аква комплексінің сирек мысалы Мырыш(II) хлориді CuCl2(H2O)2 |[CuCl4(H2O)2]2 төртбұрышты бұрмаланған екі ұзын Cu-Cl қашықтығы Мырыш(II) бромиді CuBr2(H2O)4 |[CuBr4(H2O)2] {n} екі төртбұрышты бұрмаланған екі ұзын Cu-Br қашықтығы |2 ZnCl2 + ZnCl2(H2O)4 координациялық полимер, тетраэдрлі және октаэдрлі Zn орталықтары Мырыш(II) хлориді ZnCl2(H2O)2.5 |Cl3Zn(μ\ Cl)Zn(H2O)5 тетраэдрлі және октаэдрлі Zn орталықтары Мырыш(II) хлориді ZnCl2(H2O)3 Көптеген металл сульфаттары табиғатта кездеседі, минералды сульфидтердің ыдырауының нәтижесінде пайда болады ешқандай кизерит Mn, Fe, Co, Ni, Zn аналогтары MgSO4(H2O)4 [Mg(H2O)4(κ′,κ1 SO4)]2 ешқандай сульфат көпірлік лиганд, 8 мүшелі Mg2O4S2 сақиналары MgSO4(H2O)6 [Mg(H2O)6] ешқандай гексагидрат ортақ мотив VOSO4(H2O)5 [VO(H2O)4(κ1 SO4)4] бір Cr(SO4)(H2O)3 [Cr(H2O)3(κ1 SO4)] ешқандай Cu(SO4)(H2O)3-қа ұқсайды Cr(SO4)(H2O)5 [CR(H2O)4(κ1 SO4)2] бір Cu(SO4)(H2O)5-ке ұқсайды Cr2(SO4)3(H2O)18 [Cr(H2O)6] алты Хром(III) сульфаттарының бірі MnSO4(H2O) [Mn(μ H2O)(μ4, κ1 SO4)4] ешқандай Илесит пентагидраты жококуит деп аталады; гексагидрат, ең сирек, хвалетите деп аталады, 8 мүшелі сақинасы бар Mn2(SO4)2 ядросы MnSO4(H2O)5 ? жококуит MnSO4(H2O)6 ? Хвалетите MnSO4(H2O)7 [Mn(H2O)6] бір маллардит CoSO4(H2O) [Co(μ H2O)(μ4 κ1 SO4)4] NiSO4(H2O)7 [Ni(H2O)6] көбінесе моренозит CuSO4(H2O)5 [Cu(H2O)4(κ1 SO4)2] бір халькантит сульфаты көпірлік лиганд CuSO4(H2O)7 [Cu(H2O)6] бір боотит ZnSO4(H2O)6 [Zn(H2O)6] ешқандай Mg аналогын қараңыз ZnSO4(H2O)7 [Zn(H2O)6] бір госларит Mg аналогын қараңыз CdSO4(H2O)[Cd(μ H2O)2(κ1 SO4)4] ешқандай көпірлік су лиганды

Металл нитраттарының гидраттары

Өтпелі металдар нитраттары әртүрлі гидраттар құрайды. Нитрат анионы көбінесе металға, әсіресе алтыдан аз акволиганты бар тұздар үшін байланады. Нитраттар табиғатта сирек кездеседі, сондықтан мұнда аз ғана минералдар келтірілген. Гидратталған темір нитраты кристаллографиялық тұрғыдан сипатталмаған. Металл ионының гидратталған нитратының формуласы Координациялық сферасы Судың кристалдану эквиваленттері, M-ге байланыссыз Ескермелер Cr(NO3)3(H2O)9 [Cr(H2O)6]3+ үш октаэдрлік конфигурация Fe(NO3)3(H2O)9-қа изоструктуралық Mn(NO3)2(H2O)4 cis [Mn(H2O)4(κ1 ONO2)2] жоқ октаэдрлік конфигурация Mn(NO3)2(H2O) [Mn(H2O)(μ ONO2)5] жоқ октаэдрлік конфигурация Mn(NO3)2(H2O)6 [Mn(H2O)6] жоқ октаэдрлік конфигурация Fe(NO3)3(H2O)9 [Fe(H2O)6]3+ үш октаэдрлік конфигурация Cr(NO3)3(H2O)9-ға изоструктуралық Fe(NO3)3(H2O)4 [Fe(H2O)3(κ2 O2NO)2]+ бір пентагонды бипирамида Fe(NO3)3(H2O)5 [Fe(H2O)5(κ1 ONO2)]2+ жоқ октаэдрлік конфигурация α Ni(NO3)2(H2O)4 cis [Ni(H2O)4(κ1 ONO2)2] жоқ октаэдрлік конфигурация. β Ni(NO3)2(H2O)4 trans [Ni(H2O)4(κ1 ONO2)2] жоқ октаэдрлік конфигурация. Pd(NO3)2(H2O)2 trans [Pd(H2O)2(κ1 ONO2)2] жоқ төртбұрышты жазық координациялық геометрия Cu(NO3)2(H2O) [Cu(H2O)(κ2 ONO2)2] жоқ октаэдрлік конфигурация. Cu(NO3)2(H2O)1.5 белгісіз белгісіз белгісіз Cu(NO3)2(H2O)2.5 [Cu(H2O)2(κ1 ONO2)2] бір шаршы жазықтық Cu(NO3)2(H2O)3 белгісіз белгісіз белгісіз Cu(NO3)2(H2O)6 [Cu(H2O)6]2+ жоқ октаэдрлік конфигурация Zn(NO3)2(H2O)4 cis [Zn(H2O)4(κ1 ONO2)2] жоқ октаэдрлік конфигурация. |link=Күкірт нитраты|Hg2(NO3)2(H2O)2 [H2O–Hg–Hg–OH2]2+ сызықтық