Гидратировать
В химии гидратом . называют вещество, содержащее воду или входящие в ее состав элементы Химическое состояние воды широко варьируется в зависимости от класса гидратов, некоторые из которых были помечены таким образом до того, как была понята их химическая структура.
Химическая природа
[ редактировать ]Неорганическая химия
[ редактировать ]Гидраты — это неорганические соли, «содержащие молекулы воды, объединенные в определенном соотношении как неотъемлемая часть кристалла » . [1] которые либо связаны с металлическим центром, либо кристаллизовались с металлокомплексом. Говорят также, что такие гидраты содержат кристаллизационную воду или гидратную воду . Если вода представляет собой тяжелую воду , в которой составляющим водородом является изотоп дейтерий можно использовать термин дейтерат , то вместо гидрата . [2] [3]
 |  |
| безводный хлорид кобальта(II) CoCl 2 (синий) | Хлорид кобальта(II) гексагидрат CoCl 2 ·6H 2 O (розовый) |
Ярким примером является хлорид кобальта(II) , который при гидратации меняет цвет с синего на красный и поэтому может использоваться в качестве индикатора воды.
Обозначение « гидратированное соединение ⋅ n H 2 O ", где n — количество молекул воды на формульную единицу соли, обычно используется, чтобы показать, что соль гидратирована. n обычно представляет собой небольшое целое число , хотя возможны и дробные значения. например, в моногидрате n = 1, а в гексагидрате n = 6. Числовые префиксы в основном греческого происхождения: [4]
- Геми – 0,5
- Моно – 1
- Сески – 1,5
- Ди – 2
- Три – 3
- Тетра – 4
- Пента – 5
- Гекса – 6
- Гепта – 7
- Окта – 8
- Его – 9
- Дека – 10
- Ундека – 11
- Додека – 12
- Тридека – 13
- Тетрадека – 14
Гидрат, потерявший воду, называется ангидридом ; оставшуюся воду, если она есть, можно удалить только при очень сильном нагревании. Вещество, не содержащее воды, называется безводным . Некоторые безводные соединения настолько легко гидратируются, что их называют гигроскопичными и используют в качестве осушающих агентов или осушителей .
Органическая химия
[ редактировать ]В органической химии гидрат — это соединение, образующееся в результате гидратации, т.е. «присоединения воды или элементов воды (т.е. H и OH) к молекулярному соединению». [5] Например: этанол , CH 3 −CH 2 −OH является продуктом реакции гидратации этилена , , CH 2 =CH 2 , образуется при присоединении H к одному C и OH к другому C, поэтому его можно рассматривать как гидрат этилена. Молекулу воды можно удалить, например, под действием серной кислоты . Другой пример – хлоралгидрат . CCl 3 −CH(OH) 2 , который может образовываться при реакции воды с хлоралем , CCl 3 -CH=O .
Многие органические молекулы, а также неорганические молекулы образуют кристаллы, которые включают воду в кристаллическую структуру без химического изменения органической молекулы ( кристаллизационная вода ). сахарная трегалоза Например, существует как в безводной форме ( температура плавления 203 °C), так и в виде дигидрата (температура плавления 97 °C). Кристаллы белка обычно содержат до 50% воды.
Молекулы также называют гидратами по историческим причинам, не описанным выше. Глюкоза , C 6 H 12 O 6 первоначально считался C 6 (H 2 O) 6 и описан как углевод .
Образование гидратов характерно для активных ингредиентов . Многие производственные процессы дают возможность образовываться гидратам, и состояние гидратации может меняться в зависимости от влажности окружающей среды и времени. Состояние гидратации активного фармацевтического ингредиента может существенно влиять на растворимость и скорость растворения и, следовательно, на его биодоступность . [6]
Клатратные гидраты
[ редактировать ]Клатратные гидраты (также известные как газовые гидраты, газовые клатраты и т. д.) представляют собой водяной лед, внутри которого заключены молекулы газа; они представляют собой форму клатрата . Важным примером является гидрат метана (также известный как гидрат газа, клатрат метана и т. д.).
Неполярные молекулы, такие как метан, могут образовывать клатратные гидраты с водой, особенно под высоким давлением. Хотя между водой и молекулами гостя нет водородной связи , когда молекулой гостя клатрата является метан, водородная связь «гость-хозяин» часто образуется, когда гость представляет собой более крупную органическую молекулу, такую как тетрагидрофуран . В таких случаях водородные связи гость-хозяин приводят к образованию дефектов Бьеррума L-типа в клатратной решетке. [7] [8]
Стабильность
[ редактировать ]Стабильность гидратов обычно определяется природой соединений, их температурой и относительной влажностью (если они подвергаются воздействию воздуха).
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 625. ИСБН 978-0-08-037941-8 .
- ^ Шерри Левин. Вытеснение воды и его управление биохимическими реакциями . Academic Press Inc. (Лондон) Ltd. с. 299. ИСБН 0124462502 .
- ^ Гарольд С. Юри ; ГМ Мерфи ; Ф. Г. Брикведде (1933). «Имя и символ H²». Журнал химической физики . 1 : 512–513. дои : 10.1063/1.1749326 .
- ^ Номенклатура неорганической химии. Архивировано 9 июля 2018 г. в Wayback Machine . Рекомендации ИЮПАК 2005 г. Таблица IV Мультипликативные префиксы, стр. 258.
- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн исправленная версия: (2019) « Гидратация ». дои : 10.1351/goldbook.H02876
- ^ Суров, Артем О., Никита А. Васильев, Андрей В. Чураков, Юлия Стро, Франциска Эммерлинг и Герман Л. Перлович. «Твердые формы салицилата ципрофлоксацина: полиморфизм, пути образования и термодинамическая стабильность». Кристаллический рост и дизайн (2019). дои : 10.1021/acs.cgd.9b00185 .
- ^ Алави С.; Сусило Р.; Рипмистер Дж.А. (2009). «Связь микроскопических свойств гостя с макроскопическими наблюдаемыми в клатратных гидратах: водородная связь гость-хозяин» (PDF) . Журнал химической физики . 130 (17): 174501. Бибкод : 2009JChPh.130q4501A . дои : 10.1063/1.3124187 . ПМИД 19425784 . Архивировано из оригинала 13 апреля 2020 г. Проверено 9 сентября 2010 г.
- ^ Хасанпуриузбанд, Алиакбар; Джунаки, Эдрис; Вашигани Фарахани, Мехрдад; Такея, Сатоши; Руппель, Кэролайн; Ян, Цзиньхай; Дж. Инглиш, Найл; М. Шикс, Джудит; Эдлманн, Катриона; Мехрабян, Хади; М. Аман, Закари; Тохиди, Бахман (2020). «Газовые гидраты в устойчивой химии» . Обзоры химического общества . 49 (15): 5225–5309. дои : 10.1039/C8CS00989A . hdl : 1912/26136 . ПМИД 32567615 . S2CID 219971360 .
