§ 23. Растварэнне як фізіка-хімічны працэс
Гідраты і крышталегідраты
У шэрагу выпадкаў у выніку фізіка-хімічнага ўзаемадзеяння часціц растворанага рэчыва з вадой утвараюцца злучэнні — гідраты. Такі працэс называюць гідратацыяй. Малекулы вады пры гэтым не разбураюцца, а звязваюцца з малекуламі або іонамі растворанага рэчыва.
Гідраты — гэта прадукты далучэння вады да неарганічных і арганічных рэчываў, у якіх малекула вады прысутнічае ў выглядзе асобнай структурнай адзінкі.
Многія гідраты лёгка распадаюцца, хоць могуць утвараць і ўстойлівыя злучэнні. У шэрагу выпадкаў пасля ўпарвання растваральніку і крышталізацыі растворанага злучэння можна вылучыць крышталегідраты.
Большасць крышталегідратаў з’яўляюцца солямі. Крышталегідраты ўтвараюцца, калі ў крышталічнай рашотцы катыёны звязваюцца з малекуламі вады больш трывала, чым з аніёнамі ў крышталях бязводнай солі. Састаў крышталегідрату адлюстроўваюць формулай, якая паказвае колькасць малекул крышталізацыйнай вады на адну структурную адзінку рэчыва, напрыклад крышталічная сода Na2CO3 · 10H2O, гіпс CaSO4 · 2H2O, медны купарвас CuSO4 · 5H2O. З гэтымі крышталегідратамі вы ўжо знаёмыя з курсаў хіміі 8-га і 9-га класаў.
Часам крышталегідраты ўтвараюць кіслоты (шчаўевая, лімонная), асновы (KOH · 2H2O, NaOH · H2O, Ba(OH)2 · 8H2O), а таксама некаторыя вуглевадароды (глюкоза) і іх вытворныя (сарбіт).
Крышталегідраты — гэта крышталічныя прадукты далучэння вады да неарганічных і арганічных рэчываў, якія маюць пэўны састаў і ўключаюць малекулы вады ў выглядзе асобнай структурнай адзінкі. Вада, якая ўваходзіць у склад крышталегідратаў, называецца крышталізацыйнай.
Многія крышталегідраты ярка афарбаваны. Напрыклад, бязводны CoCl2 мае сіні колер. У выніку гідратацыі ён ператвараецца ў цёмна-ружовы крышталегідрат CoCl2 · 6H2O (мал. 54, а) і таму можа выкарыстоўвацца ў якасці індыкатару прысутнасці вады. Аналагічную ролю можа выконваць і сульфат медзі(II): бязводны CuSO4 — бледна-блакітны, крышталегідрат CuSO4 · 5H2O — ярка-сіні (мал. 54, б).
Працэс утварэння крышталегідратаў выкарыстоўваецца ў будаўніцтве. Так, парашок цэменту ў асноўным складаецца з сумесі бязводных крышталёў 3CaO · SiO2 і 2CaO · SiO2. Пры змешванні цэменту з вадой працякаюць працэсы гідратацыі і ўтварэння крышталегідратаў 3CaO · SiO2 · 3H2O і 2CaO · SiO2 · 3H2O. Пры гэтым пластычны цэментавы клей, які нагадвае па кансістэнцыі цеста, цвярдзее і ператвараецца ў цэментавы камень.
Малекулы вады ў гідратах звязваюцца з малекуламі або іонамі растворанага рэчыва за кошт донарна-акцэптарнага, электрастатычнага ўзаемадзеяння або ўтварэння вадародных сувязей.
У гідратах малекулы або іоны растворанага рэчыва аказваюцца акружанымі больш ці менш цесна звязанымі з імі малекуламі вады, колькасць якіх можа змяняцца.
Гідратную тэорыю раствораў прапанаваў Д. І. Мендзялееў. Ён пісаў: «Растворы — гэта хімічныя злучэнні, якія вызначаюцца сіламі, што дзейнічаюць паміж растваральнікам і раствораным целам».
Той факт, што ўтварэнне раствораў у значнай ступені з’яўляецца хімічным узаемадзеяннем, пацвярджаецца не толькі вылучэннем або паглынаннем цеплаты пры растварэнні, але і памяншэннем аб’ёму раствору ў параўнанні з зыходным сумарным аб’ёмам яго кампанентаў. Напрыклад, пры змешванні 50 мл этанолу з 50 мл вады ўтвараецца 97 мл раствору. Раствор пры гэтым крыху награваецца.
У табліцы 15.1 прыведзены прыклады найбольш распаўсюджаных крышталегідратаў.
Табліца 15.1. Формулы, знешні выгляд і назвы крышталегідратаў
| Назва крышталегідрату | Хімічная формула | Знешні выгляд |
|---|---|---|
| Крышталічная сода, дэкагідрат карбанату натрыю | Na2CO3 · 10H2O |
 |
| Медны купарвас, пентагідрат сульфату медзі(II) | CuSO4 · 5H2O |
 |
| Жалезны купарвас, гептагідрат сульфату жалеза(II) | FeSO4 · 7H2O |
 |
| Цынкавы купарвас, гептагідрат сульфату цынку(II) | ZnSO4 · 7H2O |
 |
| Глаўберава соль, дэкагідрат сульфату натрыю | Na2SO4 · 10H2O |
 |
| Гіпс, дыгідрат сульфату кальцыю | CaSO4 · 2H2O |
 |