Химия - 8-9 класс

После упаривания раствора (удаления воды) и охлаждения из него выделятся кристаллы синего цвета, имеющие состав CuSO_4· 5H₂O (точка между формулами сульфата меди и воды означает, что на каждую формульную единицу сульфата меди приходится указанное в формуле число молекул воды). Исходный сульфат меди можно получить из этого соединения, нагрев его до 250 ° С. При этом происходит реакция:

CuSO_4· 5H₂O = CuSO₄ + 5H₂O .

Исследование строения кристаллов CuSO_4· 5H₂O показало, что в его формульной единице четыре молекулы воды связаны с атомом меди, а пятая – с сульфатными ионами. Таким образом, формула этого вещества – [Cu(H₂O)₄]SO_4· H₂O, а называется оно моногидрат сульфата тетрааквамеди(II), или просто " медный купорос" .

Четыре молекулы воды, связанные с атомом меди, – остаток гидратной оболочки иона Cu²_aq, а пятая молекула воды – остаток гидратной оболочки сульфат-иона.

Аналогичное строение имеет соединение [Fe(H₂O)₆]SO_4· H₂O – моногидрат сульфата гексаакважелеза(II), или " железный купорос" .

Другие примеры:

[Ca(H₂O)

₆]Cl – хлорид гексааквакальция;

[Mg(H₂O)₆]Cl₂ – хлорид гексааквамагния.

Эти и подобные им вещества называются кристаллогидратами, а содержащаяся в них вода – кристаллизационной водой.

Часто структура кристаллогидрата бывает неизвестна, или ее невозможно выразить обычными формулами. В этих случаях для кристаллогидратов используются упомянутые выше " формулы с точками" и упрощенные названия, например:

CuSO_4· 5H₂O – пентагидрат сульфата меди;

Na₂CO_3· 10H₂O – декагидрат карбоната натрия;

AlCl_3· 6H₂O – гексагидрат хлорида алюминия.

Кристаллогидраты — вещества, включающие в себя обособленные частицы H2O, в которых атомы кислорода связаны с двумя атомами водорода ковалентными связями, а частицы Н2О в целом связаны с другими атомами либо химическими, либо межмолекулярными связями.

При образовании кристаллогидратов из исходных веществ и воды в молекулах воды не происходит разрыва связей О—Н.

Если кристаллизационная вода удерживается в кристаллогидрате слабыми межмолекулярными связями, то она легко удаляется при нагревании:

Na₂CO_3· 10H₂

O = Na₂CO₃ + 10H₂O (при 120 ° С);

K₂SO_3· 2H₂O = K₂SO₃ + 2H₂O (при 200 ° С);

CaCl_2· 6H₂O = CaCl₂ + 6H₂O (при 250 ° С).

Если же в кристаллогидрате связи между молекулами воды и другими частицами близки к химическим, то такой кристаллогидрат или дегидратируется (теряет воду) при более высокой температуре, например:

Al₂(SO₄)_3· 18H₂O = Al₂(SO₄)₃ + 18H

₂O (при 420 ° С);

СoSO_4· 7H₂O = CoSO₄ + 7H₂O (при 410 ° С);

или при нагревании разлагается с образованием других химических веществ, например:

2{FeCl_3· 6H₂O} = Fe₂O₃ + 6HCl + 9H₂O (выше 250 ° С);

2{AlCl_3· 6H₂O} = Al₂O₃ + 6HCl + 9H₂O (200 – 450 ° С).

Таким образом, взаимодействие с водой безводных веществ, образующих кристаллогидраты, может быть как химическим растворением, так и химической реакцией.

КРИСТАЛЛОГИДРАТЫ

Определите массовую долю воды в а) пентагидрате сульфата меди, б) дигидрате гидроксида натрия, в) KAl(SO₄)_2· 12H₂O (алюмокалиевых квасцах).

2.Определите состав кристаллогидрата сульфата магния, если массовая доля воды в нем равна 51,2%. 3.Какова масса воды, выделившейся при прокаливании декагидрата сульфата натрия (Na₂

SO_4· 10H₂O) массой 644 г?

4.Сколько безводного хлорида кальция можно получить, прокаливая 329 г гексагидрата хлорида кальция?

5.Дигидрат сульфата кальция CaSO_4· 2H₂О при нагревании до 150° С теряет 3/4 своей воды. Составьте формулу образующегося кристаллогидрата (алебастра) и запишите уравнение превращения гипса в алебастр.

6.Определите массу медного купороса и воды, которые необходимо взять для приготовления 10 кг 5 %-го раствора сульфата меди.

7.Определите массовую долю сульфата железа(II) в растворе, полученном при смешении 100 г железного купороса (FeSO_4· 7H₂O) с 9900 г воды.

Получение и разложение кристаллогидратов.

12.Химические реакции в растворах

12.1. Образование осадка

Большинство химических реакций, протекающих в природе, на заводах и в лабораториях, протекают в растворах.

Как и в других условиях, в растворах могут протекать реакции, сопровождающиеся передачей электронов (ОВР), реакции, сопровождающиеся передачей протонов (кислотно-основные реакции, КОР), и реакции, при которых не происходит ни того, ни другого. К последней группе относится большинство реакций, сопровождающихся образованием осадка.

Возьмем два вещества, сульфат натрия и хлорид бария, и растворим каждое из них в воде. Мы получим два раствора. Один из них, раствор сульфата натрия, состоит из молекул воды, гидратированных ионов натрия и гидратированных сульфат-ионов:

H₂O, Na _aq, SO₄²_aq.