Hydrat kemisk forbindelse

Hydrat, enhver forbindelse indeholdende vand i form af H ₂ O molekyler, sædvanligvis, men ikke altid, med en bestemt indhold af vand efter vægt. De bedst kendte hydrater er krystallinske faste stoffer, der mister deres grundlæggende strukturer efter fjernelse af det bundne vand. Undtagelser fra dette er zeolitterne (aluminiumsilicatmineraler eller deres syntetiske analoger, der indeholder vand i ubestemmelige mængder) såvel som lignende lermineraler, visse lerarter og metalliske oxider, som har variable mængder vand i deres hydratiserede former; zeolitter mister og genvinder vand reversibelt med ringe eller ingen ændring i struktur.

Stoffer, der spontant absorberer vand fra luften for at danne hydrater, er kendt som hygroskopisk eller deliquescent, hvorimod hydrater, der mister såkaldt hydratiseringsvand eller krystallisationsvand til dannelse af de uhydratiserede (vandfrie) stoffer, er kendt som efflorescerende. I mange tilfælde er optagelse og tab af vand (ved opvarmning, faldende tryk eller andre midler) reversible processer, undertiden ledsaget af farveændringer. For eksempel blå vitriol eller kobbersulfatpentahydrat (CuSO ₄ ∙ 5H ₂ O), er blå, kobbersulfat trihydrat (CuSO ₄ ∙ 3H ₂ O) er blå, og vandfrit kobbersulfat (CuSO ₄) er hvid.

Andre eksempler på hydrater er Glaubersalt (natriumsulfatdecahydrat, Na ₂ SO ₄ ∙ 10H ₂ O); vaskesoda (natriumcarbonatdecahydrat, Na ₂ CO ₃ ∙ 10H ₂ O); borax (natriumtetraboratdecahydrat, Na ₂ B ₄ O ₇ ∙ 10H ₂ O); sulfater kendt som vitriols (fx Epsom salt, magnesiumsulfat ₄ ∙ 7H ₂ O); og de dobbelte salte, de såkaldte alums (M ⁺ ₂ SO ₄ ∙ M ⁺³ ₂ (SO ₄) ₃ ∙ 24H ₂ O, hvor M ⁺ er en monopositive kation, såsom K ⁺ eller NH4 ⁺, og M ³⁺ er en tripositiv kation, såsom Al ³⁺ eller Cr ³⁺).

I mange tilfælde er hydrater koordinationsforbindelser. CuSO ₄ ∙ 5H ₂ O er faktisk [Cu (H ₂ O) ₄] SO ₄ ∙ 4H ₂ O; fire hydratiseringsmolekyler koordineres til kobberion, hvorimod det femte vandmolekyle er bundet til sulfationet, formodentlig ved hydrogenbinding. Tilsvarende MgSO ₄ ∙ 7H ₂ O er faktisk [Mg (H ₂ O) ₆] SO ₄ ∙ 4H ₂ O. røntgendiffraktionstoppositionerne undersøgelser har vist, at hydratiseret berylliumsulfat (BESO ₄ ∙ 4H ₂ O) og hydratiseret beryllium nitrat (Vær (NO ₃) ₂ ∙ 4H ₂ O) indeholder begge det tetraedriske kompleks ion [Vær (H ₂ O) ₄] ⁴⁺.

Et antal gasser - især ædelgasser og enkle carbonhydridgasser såsom methan, ethan, propan og acetylen samt chlor og carbondioxid - danner krystallinske hydrater kaldet clathratforbindelser ved relativt lave temperaturer og tryk. Clathratkrystaller har en struktur, hvor vandmolekylerne danner en løst fastholdt ramme, der omgiver gasmolekylet. Methanhydrater findes i store mængder under havbunden og permafrosten på land. Det antages, at der er mere brændstof i undersøiske methanhydrater end i verdens kul, naturgas og oliereserver. Der er også bekymring for, at klimaændringer kan forårsage, at methanhydraterne nedbrydes og frigiver deres metan, hvilket ville forværre problemet med klimaændringer, da metan er en mere effektiv drivhusgas end kuldioxid.