10.11: Відсоток води в гідраті

Малюнок$\PageIndex{1}$ (Кредит: Даг Сміт (Вікімедіа: Xsmith); Джерело: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:CurrituckSoundMap.png(opens у новому вікні); Ліцензія: Громадське надбання)

Чому змінюється колір?

Якщо подивитися на типовий флакон мідного купоросу, то він буде синювато-зеленим. Якби хтось сказав вам, що мідний купорос білий, ви, швидше за все, не повірили б їм. Однак виявляється, що ви обидва маєте рацію; це просто залежить від мідного купоросу. Ваш синьо-зелений мідний купорос має кілька молекул води, прикріплених до нього, тоді як мідний купорос вашого друга безводний (вода не додається). Чому різниця? Молекули води взаємодіють з деякими$d$ електронами в іоні міді і виробляють колір. При видаленні води змінюється конфігурація електронів і колір зникає.

Відсоток води в гідраті

Багато іонні сполуки природно містять воду як частину структури кристалічної решітки. Гідрат - це з'єднання, яке має одну або кілька молекул води, пов'язаних з кожною формулою одиниці. Іонні сполуки, які містять перехідний метал, часто мають високу забарвлення. Цікаво, що зазвичай гідратована форма сполуки має інший колір, ніж безводна форма, яка не має води у своїй структурі. Гідрат зазвичай може бути перетворений в безводну сполуку нагріванням. Наприклад, безводна сполука хлориду кобальту (II) синього кольору, тоді як гідрат - характерний пурпурний колір.

Малюнок$\PageIndex{2}$: Зліва безводний хлорид кобальту (II),$\ce{CoCl_2}$. Справа - гідратована форма сполуки під назвою гексагідрат хлориду кобальту (II)$\ce{CoCl_2} \cdot 6 \ce{H_2O}$. (Кредит: (A) Мартін Уокер (Вікімедіа: Walkerma); (B) Бен Міллс (Вікімедіа: Benjah-bmm27); Джерело: (A) http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cobalt%2528II%2529_chloride.jpg(opens у новому вікні); (B) http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cobalt%2528II%2529-chloride-hexahydrate-sample.jpg ( відкривається в новому вікні); Ліцензія: Public Domain)

Гідратована форма хлориду кобальту (II) містить шість молекул води в кожній формульній одиниці. Назва сполуки - гексагідрат хлориду кобальту (II) і його формула -$\ce{CoCl_2} \cdot 6 \ce{H_2O}$. Формула для води розставляється в кінці формули крапкою, за якою слідує коефіцієнт, який представляє кількість молекул води на одиницю формули.

Корисно знати відсоток води, що міститься в гідраті. Приклад проблеми нижче демонструє процедуру.

Приклад$\PageIndex{1}$: Percent of Water in a Hydrate

Знайдіть відсоток води в гексагідраті хлориду кобальту (II),$\ce{CoCl_2} \cdot 6 \ce{H_2O}$.

Рішення

Крок 1: Перерахуйте відомі величини та плануйте проблему.

Маса води в гідраті - це коефіцієнт (6), помножений на молярну масу$\ce{H_2O}$. Молярна маса гідрату - це молярна маса$\ce{CoCl_2}$ плюс маса води.

Відомий

• Маса$\ce{H_2O}$ в$1 \: \text{mol}$ гідраті$= 108.12 \: \text{g}$
• Молярна маса гідрату$= 237.95 \: \text{g/mol}$

Невідомий

• відсоток Н ₂ О =? %

Розрахуйте відсоток за масою води, розділивши масу$\ce{H_2O}$ в 1 моль гідрату на молярну масу гідрату і помноживши на$100\%$.

Крок 2: Розрахуйте.

$$\% \: \ce{H_2O} = \frac{108.12 \: \text{g} \: \ce{H_2O}}{237.95 \: \text{g}} \times 100\% = 45.44\% \: \ce{H_2O}\nonumber$$

Крок 3: Подумайте про свій результат.

Майже половина маси гідрату складається з молекул води всередині кристала.

Резюме

• Описано процес розрахунку відсотка води в гідраті.

Рецензія

1. Що таке гідрат?
2. Як можна перетворити гідрат в безводну сполуку?
3. Що означає гексагідрат?