Jednym z rodzajów soli są hydratyhydratyhydraty (sole uwodnione), czyli sole zawierające wbudowane w sieć krystalicznąsieć krystalicznasieć krystaliczną cząsteczki wody. Woda w hydratach może być przyłączona na dwa sposoby: poprzez wiązania wodorowe lub w wyniku zamykania (pochłaniania) cząsteczek wewnątrz sieci krystalicznej.

Woda, związana w hydratach nosi nazwę wody krystalizacyjnej. Hydraty mogą występować w postaci kryształów bądź w roztworach wodnych. Powstają podczas krystalizacji z roztworów wodnych lub w wyniku pochłonięcia wody przez substancje higroskopijnesubstancje higroskopijnesubstancje higroskopijne.

Ta sama substancja może wiązać różną liczbę cząsteczek wody, np. węglan sodu, przyłączając wodę tworzy kolejno: jednowodny (${\text{Na}}_2{\text{CO}}_3{\text{·H}}_2\text{O}$, węglan sodu – woda (1/1)), siedmiowodny (${\text{Na}}_2{\text{CO}}_3{\text{·7 H}}_2\text{O}$, węglan sodu – woda (1/7)) oraz dziesięciowodny (${\text{Na}}_2{\text{CO}}_3{\text{·10 H}}_2\text{O}$, węglan sodu – woda (1/10)).

Przyłączanie wody przez sole bezwodne może być wykorzystane do wykrywania śladów wody. Związane jest to z tym, iż w wielu przypadkach barwa soli bezwodnej różni się od barwy hydratu. Hydraty są wrażliwe na podwyższenie temperatury. W wyniku ogrzewania dochodzi do utraty wody z sieci krystalicznej. Skutkuje to przejściem hydratu do formy mniej uwodnionej lub do formy soli bezwodnej. Bardzo często przemianie hydratu w bezwodną sól towarzyszy zmiana barwy.

Przykładem jest pentahydrat siarczanu(VI) miedzi(II) (${\text{CuSO}}_4{\text{·5 H}}_2\text{O}$, siarczan(VI) miedzi(II) – woda (1/5)), który ma barwę niebieską. W tej soli, cztery cząsteczki wody są bezpośrednio związane z jonem miedzi ${\text{Cu}}^{2+}$. Niebieską barwę soli obserwujemy dzięki obecności wody krystalizacyjnej wokół jonu miedzi(II). Piąta cząsteczka wody znajduje się między związanymi już cząsteczkami wody, a jonem siarczanowym ${\text{SO}}_4^{2-}$. Cząsteczka ta jest połączona dwoma wiązaniami wodorowymi z jonem ${\text{SO}}_4^{2-}$ oraz wiązaniami wodorowymi z dwoma cząsteczkami wody związanymi już z jonem miedzi(II).

W wyniku ogrzewania ${\text{CuSO}}_4{\text{·5 H}}_2\text{O}$ w temperaturze około 100°C dochodzi do usunięcia dwóch cząsteczek wody ulokowanych wokół jonu miedzi(II). Powstaje trihydrat (${\text{CuSO}}_4{\text{·3 H}}_2\text{O}$, siarczan(VI) miedzi(II) – woda (1/3)). Następnie odrywane są dwie dalsze cząsteczki wody. Powstaje monohydrat (${\text{CuSO}}_4{\text{·H}}_2\text{O}$, siarczan(VI) miedzi(II) – woda (1/1)).

Najtrudniej oderwać ostatnią cząsteczkę wody, dlatego sól należy ogrzać do temperatury powyżej 200°C. Po ogrzaniu do tej temperatury powstaje proszek bezwodnej soli ${\text{CuSO}}_4$ o białej barwie.

R1HBiEXCdLELd

Zdjęcie przedstawia bryłę o nieregularnych kształtach, zbudowaną z niebieskich, półprzezroczystych kryształów.

RduqvVjSUtgyN

Zdjęcie przedstawia drobne, pozlepiane ze sobą kryształki, granulki. Mają jasnoniebieski kolor.

Odwodnienie hydratu to proces odwracalny. Bezwodna sól ${\text{CuSO}}_4$, która jest substancją higroskopijną, może ponownie przyłączyć wodę. Po zwilżeniu wodą białej bezwodnej soli ${\text{CuSO}}_4$, dochodzi do utworzenia hydratu ${\text{CuSO}}_4{\text{·5 H}}_2\text{O}$ o niebieskiej barwie.

Wystarczy, że w pobliżu bezwodnej soli ${\text{CuSO}}_4$ znajdzie się nawet niewielka ilość wody, a od razu można zaobserwować zmianę barwy z białej na niebieską. To zjawisko jest wykorzystywane do osuszania (tzw. pozbywania się wody) cieczy organicznych. Do cieczy organicznej dodajemy bezwodną sól ${\text{CuSO}}_4$. Gdy barwa soli zmieni się z białej na niebieską oznacza to, że sól związała cząsteczki wody, znajdujące się w cieczy organicznej. Aby oddzielić sól od cieczy należy odsączyć ją na lejku. W ten sposób można wykrywać ślady wody za pomocą bezwodnych soli.

Innym sposobem na wykrycie śladów wody jest zastosowanie bezwodnej soli chlorku kobaltu(II) (${\text{CoCl}}_2$). Sól ta, w zależności od stopnia uwodnienia, przyjmuje różne barwy. Wykorzystuje się to zjawisko do pomiaru wilgotności powietrzawilgotność powietrzawilgotności powietrza.

Bezwodny chlorek kobaltu(II) ma intensywnie niebieską barwę, natomiast uwodniony chlorek kobaltu(II) (${\text{CoCl}}_2{\text{·6 H}}_2\text{O}$, chlorek kobaltu(II) – woda (1/6)) ma barwę czerwoną. Zatem w suchym powietrzu sól barwi się na niebiesko, zaś w bardzo wilgotnym pochłania wodę z powietrza i przechodzi w hydrat o barwie czerwonej. Przy niewielkiej wilgotności powietrza przyjmuje fioletowe zabarwienie.

Kolejnym sposobem na wykrycie wody jest zastosowanie gipsu palonego
(${\left({\mathrm{CaSO}}_4\right)}_2·{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$, siarczan(VI) wapnia – woda (2/1)). Gips palony wiąże wodę i twardnieje – jest to proces twardnienia zaprawy gipsowej.

Bezwodny siarczan(VI) wapnia ${\text{CaSO}}_4$ nosi nazwę anhydryt. W wyniku wiązania wody przechodzi w gips. W trakcie wiązania cząsteczek wody niestety może pękać i rozwarstwiać się.

Większość hydratów dobrze rozpuszcza się w wodzie, tak jak wcześniej wspomniany heksahydrat chlorku kobaltu(II) (${\text{CoCl}}_2{\text{·6 H}}_2\text{O}$). W trakcie rozpuszczania dochodzi do uwolnienia wody z sieci krystalicznej soli. Fakt ten należy uwzględniać przy obliczeniach stechiometrycznych dotyczących procesów, w których biorą udział dane sole. Szczególnie jest to istotne, jeżeli chcemy przygotować roztwór hydratu o danym stężeniu procentowym. Musimy wtedy pamiętać, aby do obliczeń, jako masy substancji rozpuszczonej, używać masy soli bezwodnej. Prześledźmy to na poniższym przykładzie.

Słownik

Bibliografia

Baturo W., Matematyka. Fizyka. Chemia. Encyklopedia szkolna PWN, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2009.

Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2010.

Jelińska‑Kazimierczuk M., Megiel E., Teraz matura chemia vademecum, Wydawnictwo Nowa Era, Warszawa 2018.

Litwin M., Styska‑Wlazło Sz., Szymońska J., To jest chemia 1. Podręcznik dla liceum ogólnokształcącego i technikum. Zakres rozszerzony, Wydawnictwo Nowa Era, Warszawa, 2012.

Roesky H.W., Möckel K., Pecul M., Korecki T., Stacja meteorologiczna. Niezwykły świat chemii, Wydawnictwo Adamantan, Warszawa 1998