结晶水合物(Crystalline Hydrate)是指含有结晶水的物质。其中的水分子属于组成结晶水合物化学性质固定的一部分。许多物质从水溶液里析出晶体时,晶体里常含有一定数目的水分子,这样的水分子叫做结晶水。含有结晶水的物质叫做结晶水合物。结晶水合物里的水分子属于结晶水合物化学固定组成的一部分。水合物含一定量水分子的固体化合物。水合物中的水是以确定的量存在的,例如天水硫酸铜CuSO4的水合物的组成为CuSO4·5H2O。水合物中的水有几种不同的结合方式:一种是作为配体,配位在金属离子上,称为配位结晶水;另一种则结合在阴离子上,称为阴离子结晶水。例如CuSO4·5H2O加热到113℃时,只失去四分子水。只有加热到258℃以上,才能脱去最后一分子水。由此可见,4个水分子是作为配体配位在铜离子上的,即[Cu(H2O)4]2+;另一个水分子则结合在硫酸根上。一般认为,一个水分子通过氢键与中的氧原子相连接的。CuSO4·5H2O按水分子的结合方式,其结构式可写成[Cu(H2O)]4][SO4(H2O)]。许多其他水合硫酸盐晶体如FeSO4·7H2O、NiSO4·7H2O、ZnSO4·7H2O等,均有相同的结合方式。在过渡金属的水合物中,相同组成的水合物往往由于其中的水分子的结合方式不同而使其性质发生变化。例如无水三氯化铬呈红紫色;其水合物为暗绿色晶体,实验式为CrCl3·6H2O。经实验证明,6个水分子中只有4个水分子和2个氯离子作为配体与铬离子结合在内界〔Cr(H2O)4Cl2]+,不论在晶态或在水溶液中均稳定存在,因此,这种水合物的结构式可写成[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O。如将暗绿色晶体的溶液冷却至0℃以下并通入氯化氢气体,则析出紫色晶体,其结构式为[Cr(H2O)6]Cl3。将紫色晶体的溶液用乙醚处理并通以氯化氢气体,就析出一种淡绿色晶体,其结构式为〔Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O。水也可以不直接与阳离子或阴离子结合而依一定比例存在于晶体内,在晶格中占据一定的部位。这种结合形式的水称为晶格水,一般含有12个水分子。有些晶形化合物也含水,但无一定比例。例如沸石和其他硅酸盐矿物。一些难溶的金属氢氧化物实际上也是水合物。

结晶水合物的形成

很多离子在溶液中是以水合离子的形式存在的。因此,当溶液中析出晶体时,其中的水分子也被带入了晶体中,形成了结晶水合物。

另外,在室温和干燥的空气里,有些结晶水合物会被风化。

常见的结晶水合物

物质俗名化学式
五水合硫酸铜胆矾、蓝矾CuSO4·5H2O
二水合硫酸钙石膏CaSO4·2H2O
七水合硫酸亚铁绿矾FeSO4·7H2O
十二水合硫酸铝钾明矾KAl(SO4)2·12H2O
十水合硫酸钠芒硝Na2SO4·10H2O

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