Composti idrati: acqua di cristallizzazione, nomenclatura, esempi

I composti idrati contengono un determinato numero di molecole di acqua associate ad ogni unità formula e l’acqua, facilmente eliminabile per riscaldamento, è detta acqua di cristallizzazione

Ad esempio il cloruro di cobalto CoCl2 si può trovare sotto forma di cristalli blu se è in forma anidra o sotto forma di cristalli rosa se è idrato. In particolare nella forma idrata ogni molecola di cloruro di cobalto è contornata da sei molecole di acqua ed ha formula CoCl2∙ 6 H2O.

cloruro di cobalto
cloruro di cobalto

In generale i composti idrati sono sostanze che tendono ad associarsi con un determinato numero di molecole di acqua. Per indicare il numero di molecole di acqua che sono legate a un determinato composto si usano i prefissi derivanti dalla lingua greca semi, mono, di, tri, tetra, penta, esa, epta, otta, nona, deca undeca e dodeca.

Infatti le regole per la denominazione dei composti idrati prevedono di posporre, il prefisso indicante il numero di molecole di acqua, seguito dal sostantivo idrato al nome del composto che, di norma è un composto ionico. Il nome del composto è separato dal numero di molecole di acqua da un puntino centrato.

Tabella dei composti idrati

Composto

Nome

CaSO4∙ ½ H2O Solfato di calcio semiidrato
Hg(NO3)2∙ H2O Nitrato di mercurio (II) monidrato
CaCl2∙ 2 H2O Cloruro di calcio diidrato
CH3COONa ∙ 3 H2O Acetato di sodio triidrato
Mg(CH3COO)2 ∙ 4 H2O Acetato di magnesio tetraidrato
CuSO4 ∙ 5 H2O Solfato di rame (II) pentaidrato
(NH4)2FeSO4 ∙ 6 H2O Ferro (II) ammonio solfato esaidrato
FeSO4 ∙ 7 H2O Solfato di ferro (II) eptaidrato
Ba(OH)2 ∙ 8 H2O Idrossido di bario ottaidrato
Al(NO3)3 ∙ 9 H2O Nitrato di alluminio nonaidrato
Na2SO4 ∙ 10 H2O Solfato di sodio decaidrato
Mg2(C8H4O4)2 Dimagnesio ftalato undecaidrato
KAl(SO2)2 ∙ 12 H2O Solfato doppio di allumino e potassio dodecaidrato

In realtà i sali semiidrati come CaSO4∙ ½ H2O presentano 2 molecola di sale per ogni molecola di acqua e possono essere anche scritti come 2 CaSO4∙  H2O.

La motivazione per la quale molti composti ionici tendono ad associarsi con un determinato numero di molecole di acqua è correlata a fattori energetici.

Aspetti termodinamici

Molti sali, infatti, sono più stabili quando si organizzano in strutture cristalline; un cristallo presenta una entropia minore rispetto a un solido amorfo e quindi ΔS < 0. Affinché il processo avvenga spontaneamente si deve verificare che  ΔG < 0 e, essendo ΔG = ΔH – TΔS si ha che ΔH – TΔS < 0.

Se ΔS è minore di zero allora – TΔS è maggiore di zero quindi la cristallizzazione che avviene spontaneamente deve avere un valore di ΔH minore di TΔS.

I composti idrati sono quindi termodinamicamente più stabili rispetto ai composti anidri; questi ultimi infatti, se esposti all’aria, assorbono rapidamente acqua e l’acqua di idratazione porta alla formazione di cristalli ordinati.

I composti ionici anidri tendono così ad essere igroscopici assorbendo acqua dall’ambiente contenuta sotto forma di vapore. Spesso i sali anidri tendono ad essere così igroscopici che è necessario tenerli in un essiccatore e, quando vengono usati le operazioni vanno condotte rapidamente onde evitare che assumano una quantità di acqua eccessiva.

Si tenga conto che nella preparazione di una soluzione è conveniente usare un sale idrato di cui si conosce composizione e peso molecolare che è stabile all’aria piuttosto che un sale anidro la cui composizione può variare e, conseguentemente, anche il peso molecolare.

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