Гидратация

Гидрат а ция (от греч. hydor — вода), процессы связывания воды химическими веществами. Различают несколько видов гидратации.

Гидратация окислов приводит к гидроокисям, представляющим собой щёлочи, кислоты или амфотерные соединения. Так, присоединение воды к окиси кальция даёт гидроокись кальция (в технике этот процесс называется «гашение извести»):

При гидратации трёхокиси мышьяка образуется слабая мышьяковистая кислота, имеющая амфотерные свойства:

Гидратация органических соединений происходит по кратным связям; в случае циклических соединений гидратация приводит к раскрытию циклов. Обычно эти реакции происходят в присутствии щелочей, кислот или гетерогенных катализаторов (каталитическая гидратация). Гидратация этого типа играет огромную роль в препаративной органической химии и промышленности органического синтеза. Так, в результате прямой гидратации олефинов получают спирты, например этиловый спирт из этилена:

В перечисленных примерах вода реагирует таким образом, что происходит разрыв связи между атомом водорода и группой OH.

Многие неорганические и некоторые органические вещества образуют с водой твёрдые кристаллогидраты, постоянного состава, которые ведут себя как индивидуальные химические соединения. Так, безводный сульфат меди CuSO₄ бесцветен; из его водных растворов кристаллизуется ярко-синий гидрат CuSO₄·5H₂O — медный купорос, при нагревании которого образуется сначала голубой CuSO₄·3H₂O, затем CuSO₄·H₂O белого цвета; при 258°С соль полностью обезвоживается. К этому же типу относится гидратация молекул в растворах с образованием гидратов различного состава, находящихся в равновесии друг с другом и водой; например, при растворении спирта образуются гидраты с 3,4 и 8 молекулами H₂O. При растворении электролитов происходит гидратация ионов, затрудняющая ассоциацию последних. Энергия гидратации в значительной степени компенсирует энергию диссоциации электролита; т. о., гидратация ионов является одной из главных причин электролитической диссоциации в водных растворах. Образование кристаллогидратов и гидратация молекул и ионов в растворах являются частными случаями сольватации, т. е. присоединения молекул растворителя. К гидратации относят также процессы, приводящие к связыванию воды за счёт адсорбционных сил (см. Адсорбция). См. также Вода.

В биологических системах при гидратации происходит присоединение (связывание) воды различными субстратами организма. Вода, входящая в образующиеся при гидратации гидратные оболочки, составляет основное количество т. н. связанной воды протоплазмы клетки. С гидратацией связаны многие биологические процессы. Так, гидратация ионов влияет на их проникновение в клетку, а гидратация белков изменяет некоторые их свойства — в частности ферментативную активность.

Процесс, обратный гидратации, т. е. потеря связанной веществами воды, называется дегидратацией. Гидратация и дегидратация постоянно происходят в процессах обмена веществ, в частности обмена воды, в организмах.

Источник

ГИДРАТАЦИЯ. ГИДРАТЫ. ГИДРОЛИЗ

ГИДРАТАЦИЯ. ГИДРАТЫ. ГИДРОЛИЗ. Гидратация (греч. «хюдор» – вода) – присоединение воды к ионам, атомам или молекулам. Продукты такого процесса называются гидратами. Гидролиз (греч. «лисис» – разложение, растворение) – химическая реакция разложения вещества водой.

В течение многих лет химики считали растворение веществ в воде чисто физическим процессом. И сейчас в школьных учебниках к таковым относят, например, растворение в воде сахара. Действительно, при испарении воды из раствора сахара при пониженном давлении легко получить исходное вещество в неизменном виде.

В то же время накапливались данные о том, что процесс растворения нельзя считать чисто механическим смешением компонентов, как, например, гексана и гептана. Так, растворы хлорида натрия и многих других соединений обладают электропроводностью, а сам процесс растворения нередко сопровождается значительными тепловыми эффектами (см. ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ). Более того, некоторые соединения при растворении изменяют даже цвет. Например, сульфат меди бесцветный, а его разбавленный раствор – голубой, хлорид кобальта(II) голубой, а его водные растворы розовые. Все эти факты показывают, что растворение в воде – физико-химический процесс, вызванный гидратацией, то есть взаимодействием вещества с водой.

В ходе гидратации в ряде случаев происходит обратимое присоединение воды к ионам, атомам или молекулам растворяемого вещества с образованием гидратов. Так, при растворении в воде кристаллических ионных соединений (солей, щелочей, а также некоторых кислот, например, лимонной и щавелевой), молекулярных соединений (хлороводорода, серной кислоты, спирта, глюкозы и др.) происходит гидратация катионов и анионов, из которых состоит растворяемое вещество, либо гидратация ионов, образующихся в процессе растворения. При этом молекулы воды сохраняются как целое.

Алгебраическая сумма энергии кристаллической решетки (или энергии разрыва связей) растворяемого вещества и энергии гидратации ионов определяет суммарный тепловой эффект растворения. В случае ионных соединений процесс может быть существенно экзотермическим (растворение в воде серной кислоты, гидроксидов натрия и калия может вызвать даже вскипание раствора), существенно эндотермическим (стакан с водой, в котором быстро растворяют нитрат аммония, примерзает к влажной подставке) или термонейтральным (растворение бромида натрия практически не сопровождается изменением температуры).

При кристаллизации многих солей из их водных растворов молекулы воды входят в состав кристаллической решетки с образованием кристаллогидратов различного состава, например, LiCl·H₂O, CuCl₂·2H₂O, Ba(ClO₄)₂·3H₂O, CdBr₂·4H₂O, Na₂S₂O₃·5H₂O, AlCl₃·6H₂O, FeSO₄·7H₂O, MgI₂·8H₂O, Fe(NO₃)₃·9H₂O, Na₂SO₄·10H₂O, Na₂HPO₄·12H₂O, Al₂(SO₄)₃·18H₂O и др. При нагревании, а также при хранении на воздухе (особенно при низкой влажности) многие кристаллогидраты выветриваются, теряя частично или полностью молекулы воды.

Гидратация молекулярных соединений происходит обычно за счет водородных связей и, как правило, не сопровождается существенным тепловым эффектом. Примером может служить растворение сахара. Молекулы воды легко образуют водородные связи с гидроксильными группами, поэтому даже вещества с большими молекулами хорошо растворяются в воде, если содержат много гидроксильных групп (сахароза, поливиниловый спирт). Соединения с небольшими полярными молекулами также легко гидратируются полярными молекулами воды, поэтому такие соединения обычно хорошо растворяются в воде. Примером может служить ацетонитрил СН₃CN, который смешивается с водой в любых отношениях.

Необычные гидраты с некоторыми соединениями образует вода, находящаяся в твердом состоянии. В этих гидратах атомы, молекулы ряда веществ включаются в пустоты кристаллической решетки льда. Эти пустоты могут заполняться небольшими молекулами, такими как О₂, N₂, H₂S, СН₄, атомами благородных газов. Такие соединения «без химической связи» называют газовыми гидратами. Другие их название – клатраты (соединения включения). Отсутствие химических связей приводит к самым необычным соотношениям молекул воды и включенного вещества. Например, при низких температурах устойчивы соединения, содержащие на 46 молекул Н₂О восемь атомов аргона, криптона, ксенона или радона. А вот маленькие атомы гелия и неона таких клатратов не образуют, так как они «ускользают» из слишком больших для них пустот. Клатрат состава Сl₂·8H₂O получил еще Дэви в 1811 из насыщенного при 0° С водного раствора хлора.

Клатраты, образованные водой и метаном, а также другими газами, часто называют газовыми гидратами. Внешне они похожи на снег или рыхлый лет, но под давлением могут существовать и при плюсовых температурах. Поэтому газовые гидраты могут закупорить газопровод и привести к аварии. Гидраты метана широко распространены в природе, в особенности на шельфе океанов; запасы природного газа в виде газовых гидратов значительно превышают его запасы в свободном состоянии.

Гидратация как химическое взаимодействие с водой может сопровождаться разрушением молекул воды, в этом случае происходит необратимая химическая реакция, которую обычно называют гидролизом – разложением водой. Реакции гидролиза известны как в неорганической, так и в органической химии. Примерами гидролиза неорганических соединений могут служить следующие процессы:

Гидролиз солей, образованных сильным основанием (щелочью) и слабой кислотой или слабым основанием и сильной кислотой сопровождается изменением кислотности среды: Na₂S + H₂O ® NaHS + NaOH, AlCl₃ + H₂O ® Al(OH)Cl₂ + HCl. В случае таких солей как Al₂S₃ (их можно получить только сухим путем) гидролиз идет до конца с выделением гидроксида металла и слабой кислоты.

В органической химии реакции гидролиза сопровождаются либо разрушением органической молекулы (гидролиз сложных эфиров, белков): CH₃COOC₂H₅ + H₂O ® CH₃COOH + C₂H₂OH, либо заменой в молекуле какой-либо группы на остаток молекулы воды, обычно гидроксил (гидролиз алкилгалогенидов): C₂H₅Br + H₂O ® C₂H₅OH + HBr. В обоих случаях гидролизу способствует присутствие щелочи, которая связывает выделяющуюся кислоту. В случае белков и других биологически активных молекул реакцию гидролиза направляют в нужном направлении специальные ферменты – гидролазы. Например, фермент амилаза способствует гидролизу крахмала; фермент трипсин направленно гидролизует в белках пептидные связи, образованные аминокислотами аргинином и лизином.

Примерами реакции гидратации в органической химии может служить каталитическая гидратация алкенов с образованием спиртов:

Реакции гидратации широко используются в промышленном органическом синтезе. Например, каталитической гидратацией из этилена получают этиловый спирт, из пропилена – пропиловый спирт, из ацетилена – уксусный альдегид, из метилацетилена – ацетон. Реакция гидратации с образованием гидратов является ключевой при формовании изделий из гипса, при «схватывании» цемента. Образование газовых гидратов используют для разделения многокомпонентных газовых смесей. Наличие запасов гидратов метана в недрах Земли перспективно для будущей добычи природного газа. Реакции гидролиза широко используются в лабораторной практике и в промышленности. Гидролизом целлюлозы получают называемый гидролизный этиловый спирт, гидролизом сахарозы – глюкозу и фруктозу, гидролизом жиров – глицерин и соли карбоновых кислот – мыла. Ферментативный гидролиз органических соединений широко применяется в пищевой, текстильной и фармацевтической промышленности.

Источник

Гидратация

Полезное

Смотреть что такое «Гидратация» в других словарях:

Гидратация — иона натрия Гидратация (от др. греч. ὕδωρ вода) присоединение молекул воды к молекулам или … Википедия

Гидратация — 1. Процесс связывания частиц растворимого в воде вещества с молекулами воды. Г. является частным случаем сольватации присоединения к веществам какого либо растворителя. Г. электролитов в растворах является главной причиной их диссоциации на ионы … Геологическая энциклопедия

ГИДРАТАЦИЯ — Общее название, прилагаемое обыкновенно ко всем химическим реакциям, при котор. происходит присоединение воды. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. гидратация ((гр. hydor вода) присоединение воды к… … Словарь иностранных слов русского языка

ГИДРАТАЦИЯ — ГИДРАТАЦИЯ, хим. термин, обозначающий процесс присоединения воды к какому либо веществу. Сюда относятся: I. Выделение из водного раствора какого либо вещества кристаллов, содержащих на одну молекулу вещества разное колич. молекул воды.… … Большая медицинская энциклопедия

ГИДРАТАЦИЯ — присоединение воды к веществу. Может протекать с разрушением молекул воды, напр., при синтезе этанола гидратация этилена, или без их разрушения, напр., при образовании кристаллогидратов. Обусловливает растворимость веществ в воде,… … Большой Энциклопедический словарь

гидратация — сольватация Словарь русских синонимов. гидратация сущ., кол во синонимов: 5 • гипергидратация (1) • … Словарь синонимов

Гидратация — [гр. hydro – вода] – межмолекулярное взаимодействие веществ, обладающих избыточной свободной энергией, с водой, при котором молекулы воды не разрушаются, с образованием новых соединений – гидратов постоянного или переменного… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

ГИДРАТАЦИЯ — ГИДРАТАЦИЯ, присоединение воды ионом или веществом. Гидрат комплексное соединение, как, например, сульфат меди (II), которое содержит связанную воду, чьи молекулы слабо привязаны к каждому кристаллу (CuSO435H2O). ЭТАН может быть гидратирован для… … Научно-технический энциклопедический словарь

гидратация — Химическое присоединение воды к различным веществам [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] EN hydration DE Hydration FR hydratation … Справочник технического переводчика

гидратация — Вид механического выветривания горных пород, когда при наличии воды внутри минералов она расширяет поры и приводит к разрушению породы … Словарь по географии

ГИДРАТАЦИЯ — присоединение молекул воды к различным веществам; является частным случаем (см.). Г. широко применяют для получения кислот, спиртов, альдегидов, гашёной извести и др … Большая политехническая энциклопедия

Источник

Гидратация

Гидратация (от др.-греч. ὕδωρ — вода) — присоединение молекул воды к молекулам или ионам. Гидратация является частным случаем сольватации — присоединения к молекулам или ионам веществ молекул органического растворителя. В отличие от гидролиза гидратация не сопровождается образованием водородных или гидроксильных ионов. Гидратация в водных растворах приводит к образованию стойких и нестойких соединений воды с растворенным веществом (гидратов); в органических растворителях образуются аналогичные гидратам сольваты. Гидратация обусловливает устойчивость ионов в растворах и затрудняет их ассоциацию.

Гидратация является движущей силой электролитической диссоциации — источником энергии, необходимой для разделения противоположно заряженных ионов.

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Гидратация» в других словарях:

Гидратация — 1. Процесс связывания частиц растворимого в воде вещества с молекулами воды. Г. является частным случаем сольватации присоединения к веществам какого либо растворителя. Г. электролитов в растворах является главной причиной их диссоциации на ионы … Геологическая энциклопедия

ГИДРАТАЦИЯ — Общее название, прилагаемое обыкновенно ко всем химическим реакциям, при котор. происходит присоединение воды. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. гидратация ((гр. hydor вода) присоединение воды к… … Словарь иностранных слов русского языка

ГИДРАТАЦИЯ — ГИДРАТАЦИЯ, хим. термин, обозначающий процесс присоединения воды к какому либо веществу. Сюда относятся: I. Выделение из водного раствора какого либо вещества кристаллов, содержащих на одну молекулу вещества разное колич. молекул воды.… … Большая медицинская энциклопедия

ГИДРАТАЦИЯ — присоединение воды к веществу. Может протекать с разрушением молекул воды, напр., при синтезе этанола гидратация этилена, или без их разрушения, напр., при образовании кристаллогидратов. Обусловливает растворимость веществ в воде,… … Большой Энциклопедический словарь

гидратация — сольватация Словарь русских синонимов. гидратация сущ., кол во синонимов: 5 • гипергидратация (1) • … Словарь синонимов

Гидратация — [гр. hydro – вода] – межмолекулярное взаимодействие веществ, обладающих избыточной свободной энергией, с водой, при котором молекулы воды не разрушаются, с образованием новых соединений – гидратов постоянного или переменного… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

ГИДРАТАЦИЯ — ГИДРАТАЦИЯ, присоединение воды ионом или веществом. Гидрат комплексное соединение, как, например, сульфат меди (II), которое содержит связанную воду, чьи молекулы слабо привязаны к каждому кристаллу (CuSO435H2O). ЭТАН может быть гидратирован для… … Научно-технический энциклопедический словарь

гидратация — Химическое присоединение воды к различным веществам [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] EN hydration DE Hydration FR hydratation … Справочник технического переводчика

гидратация — Вид механического выветривания горных пород, когда при наличии воды внутри минералов она расширяет поры и приводит к разрушению породы … Словарь по географии

ГИДРАТАЦИЯ — присоединение молекул воды к различным веществам; является частным случаем (см.). Г. широко применяют для получения кислот, спиртов, альдегидов, гашёной извести и др … Большая политехническая энциклопедия

Источник

Гидратация

Полезное

Смотреть что такое «Гидратация» в других словарях:

Гидратация — иона натрия Гидратация (от др. греч. ὕδωρ вода) присоединение молекул воды к молекулам или … Википедия

ГИДРАТАЦИЯ — Общее название, прилагаемое обыкновенно ко всем химическим реакциям, при котор. происходит присоединение воды. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. гидратация ((гр. hydor вода) присоединение воды к… … Словарь иностранных слов русского языка

ГИДРАТАЦИЯ — ГИДРАТАЦИЯ, хим. термин, обозначающий процесс присоединения воды к какому либо веществу. Сюда относятся: I. Выделение из водного раствора какого либо вещества кристаллов, содержащих на одну молекулу вещества разное колич. молекул воды.… … Большая медицинская энциклопедия

ГИДРАТАЦИЯ — присоединение воды к веществу. Может протекать с разрушением молекул воды, напр., при синтезе этанола гидратация этилена, или без их разрушения, напр., при образовании кристаллогидратов. Обусловливает растворимость веществ в воде,… … Большой Энциклопедический словарь

гидратация — сольватация Словарь русских синонимов. гидратация сущ., кол во синонимов: 5 • гипергидратация (1) • … Словарь синонимов

Гидратация — [гр. hydro – вода] – межмолекулярное взаимодействие веществ, обладающих избыточной свободной энергией, с водой, при котором молекулы воды не разрушаются, с образованием новых соединений – гидратов постоянного или переменного… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

ГИДРАТАЦИЯ — ГИДРАТАЦИЯ, присоединение воды ионом или веществом. Гидрат комплексное соединение, как, например, сульфат меди (II), которое содержит связанную воду, чьи молекулы слабо привязаны к каждому кристаллу (CuSO435H2O). ЭТАН может быть гидратирован для… … Научно-технический энциклопедический словарь

гидратация — Химическое присоединение воды к различным веществам [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] EN hydration DE Hydration FR hydratation … Справочник технического переводчика

гидратация — Вид механического выветривания горных пород, когда при наличии воды внутри минералов она расширяет поры и приводит к разрушению породы … Словарь по географии

ГИДРАТАЦИЯ — присоединение молекул воды к различным веществам; является частным случаем (см.). Г. широко применяют для получения кислот, спиртов, альдегидов, гашёной извести и др … Большая политехническая энциклопедия

Источник