РАЗДЕЛ И. ОБЩАЯ ХИМИЯ

6. Смеси веществ. Растворы

6.5. Сольваты, гидраты, кристаллогидраты. Тепловые эффекты, сопровождающие процесс

Реакция растворения металла в кислоте - это пример химического растворения. Если растворение не сопровождается явной химической реакцией, говорят о сольватацію. Во время сольватации молекулы (или ионы) вещества, которое растворяется, вступают во взаимодействие с молекулами растворителя, образуя ассоциированные частицы - сольваты, то есть это процесс не чисто физический, а физико-химический. Если растворителем выступает вода, мы говорим о процессе гидратации и образования гидратов.

Итак, гидраты - продукты присоединения воды (гидратации) до молекул, атомов или ионов. Гидраты могут образовывать газообразные¹, жидкие и твердые вещества; последние называют кристалогідратами.

Общий тепловой эффект растворения складывается из суммы тепловых эффектов:

1) разрушение структуры вещества, которое растворяют (ендотермічного);

2) гидратации (экзотермического).

Оба процесса связаны с изменением энергии системы «вещество - растворитель». Следовательно, растворение кристаллических веществ всегда сопровождается поглощением (например, при растворении в воде аммоний нитрата NH₄NO₃ (поглощается очень много энергии), натрий тиосульфата Na₂S₂O₃, калий нитрата KNO₃, аммоний хлорида NH₄Cl, натрий нитрата NaNO₃, калий хлорида КСl, калий сульфата K₂SO₄) или, реже, выделением теплоты (например, при растворении в воде щелочей (NaOH, КОН), кислот (H₂SO₄, НСl, HNO₃)).

Гидраты - обычно нестойкие соединения, существуют только в растворах, но иногда, даже после выделения растворенного вещества из раствора (например, выпаривание), вода остается в составе ее кристаллов.

Воду в составе кристаллогидратов - веществ, кристаллы которых содержат молекулы воды, называют кристалізаційною. Важнейшие кристаллогидраты, их формулы и названия приведены в Приложениях 6, 7.

Состав кристаллогидратов изображают формулами, в которых указывают количество кристаллизационной воды, содержащейся в кристаллогидрате: природные кристаллогидраты - гипс (CaSO₄ · 2Н₂O), карналлит (MgCl₂ · КСl · 6Н₂O).

Кристаллизационная вода удаляется обычно ступенчато (образование низших кристаллогидратов). Так, во время нагрева до 105 °С синие кристаллы медного купороса (купрум(II) сульфат пентагидрат, CuSO₄ · 5Н₂О) меняют цвет на голубой (купрум(ІІ) сульфат тригидрат, CuSO₄ · 3Н₂O), а далее при температуре 150 °С превращаются в белый купрум(II) сульфат моногидрат (CuSO₄ · Н₂O). Полное обезвоживание (образование безводной соли) происходит при температурах выше 250 °С. Есть вещества, которые существуют только в виде кристаллогидрата и, отдавая кристалізаційну воду, разлагаются.