هيدرات
في الكيمياء ، الهيدرات هي مادة تحتوي على الماء أو العناصر المكونة له. وتختلف الحالة الكيميائية للماء بشكل كبير بين فئات مختلفة من الهيدرات، وقد تم تسمية بعضها بهذا الاسم قبل فهم بنيتها الكيميائية.
الطبيعة الكيميائية
الكيمياء غير العضوية
الهيدراتات هي أملاح غير عضوية "تحتوي على جزيئات ماء متحدة بنسبة محددة كجزء لا يتجزأ من البلورة " [1] والتي إما ترتبط بمركز معدني أو تبلورت مع المركب المعدني. ويقال أيضًا أن مثل هذه الهيدراتات تحتوي على ماء التبلور أو ماء الترطيب . إذا كان الماء ماءً ثقيلًا حيث يكون الهيدروجين المكون هو النظير الديوتيريوم ، فيمكن استخدام مصطلح الديوتيرات بدلاً من الهيدرات . [2] [3]
_chloride.jpg/1280px-Cobalt(II)_chloride.jpg) |
-chloride-hexahydrate-sample.jpg/1280px-Cobalt(II)-chloride-hexahydrate-sample.jpg)
|
كلوريد الكوبالت (II) اللامائي CoCl 2 (أزرق) |
كلوريد الكوبالت (II) سداسي هيدرات CoCl 2 ·6H 2 O (وردي) |
ومن الأمثلة الملونة على ذلك كلوريد الكوبالت (II) ، الذي يتحول من اللون الأزرق إلى الأحمر عند الترطيب ، وبالتالي يمكن استخدامه كمؤشر للمياه.
تُستخدم عادةً الصيغة " مركب مُهدرج ⋅ nH2O " ، حيث n هو عدد جزيئات الماء لكل وحدة صيغة من الملح، لإظهار أن الملح مُهدرج. عادةً ما يكون n عددًا صحيحًا صغيرًا ، على الرغم من أنه من الممكن حدوث قيم كسرية. على سبيل المثال، في أحادي الهيدرات n = 1، وفي سداسي الهيدرات n = 6. البادئات الرقمية ذات الأصل اليوناني في الغالب هي: [4]
- هيمي – 0.5
- مونو – 1
- سيسكي – 1.5
- دي – 2
- تري – 3
- تترا – 4
- خماسي – 5
- هيكسا – 6
- سباعي – 7
- ثماني – 8
- نونا – 9
- ديكا – 10
- أونديكا – 11
- دوديكا – 12
- تريديكا – 13
- تيترايديكا – 14
يُشار إلى الهيدرات التي فقدت الماء باسم أنهيدريد ؛ ولا يمكن إزالة الماء المتبقي، إن وجد، إلا بالتسخين القوي للغاية. يُشار إلى المادة التي لا تحتوي على أي ماء باسم لا مائي . يتم ترطيب بعض المركبات اللامائية بسهولة لدرجة أنه يُقال عنها أنها ماصة للرطوبة وتُستخدم كعوامل تجفيف أو مواد مجففة .
الكيمياء العضوية
في الكيمياء العضوية، الهيدرات هو مركب يتكون من الترطيب، أي "إضافة الماء أو عناصر الماء (أي H وOH) إلى كيان جزيئي". [5] على سبيل المثال: الإيثانول ، CH 3 −CH 2 −OH ، هو نتاج تفاعل ترطيب الإيثين ، CH 2 =CH 2 ، الذي يتكون عن طريق إضافة H إلى C واحد وOH إلى C الآخر، وبالتالي يمكن اعتباره هيدرات الإيثين. يمكن التخلص من جزيء الماء، على سبيل المثال، عن طريق عمل حمض الكبريتيك . مثال آخر هو هيدرات الكلورال ، CCl 3 −CH(OH) 2 ، والتي يمكن تكوينها عن طريق تفاعل الماء مع الكلورال ، CCl 3 −CH=O .
تشكل العديد من الجزيئات العضوية، وكذلك الجزيئات غير العضوية، بلورات تتضمن الماء في البنية البلورية دون تغيير كيميائي للجزيء العضوي ( ماء التبلور ). على سبيل المثال، يوجد سكر التريهالوز في شكل لا مائي ( نقطة انصهار 203 درجة مئوية) وفي شكل ثنائي الهيدرات (نقطة انصهار 97 درجة مئوية). تحتوي بلورات البروتين عادةً على ما يصل إلى 50٪ من محتوى الماء.
يتم أيضًا تصنيف الجزيئات على أنها هيدرات لأسباب تاريخية غير مذكورة أعلاه. كان يُعتقد في الأصل أن الجلوكوز ، C 6 H 12 O 6 ، هو C 6 (H 2 O) 6 ووصف بأنه كربوهيدرات .
تشكل الهيدرات أمر شائع في المكونات النشطة . توفر العديد من عمليات التصنيع فرصة لتكوين الهيدرات ويمكن تغيير حالة الترطيب مع الرطوبة البيئية والوقت. يمكن أن تؤثر حالة ترطيب المكون الدوائي النشط بشكل كبير على معدل الذوبان والذوبان وبالتالي التوافر البيولوجي . [6]
هيدرات الكلاثرات
هيدرات الكلاثرات (المعروفة أيضًا باسم هيدرات الغاز، أو الكلاثرات الغازية، وما إلى ذلك) عبارة عن جليد مائي محاصر بجزيئات غازية داخله؛ وهي شكل من أشكال الكلاثرات . ومن الأمثلة المهمة على ذلك هيدرات الميثان (المعروفة أيضًا باسم هيدرات الغاز، أو الكلاثرات الغازية، وما إلى ذلك).
يمكن للجزيئات غير القطبية مثل الميثان تكوين هيدرات الكلاثرات مع الماء، وخاصة تحت الضغط العالي. وعلى الرغم من عدم وجود رابطة هيدروجينية بين الماء والجزيئات الضيفة عندما يكون الميثان هو الجزيء الضيف للكلاترات، فإن الرابطة الهيدروجينية بين الضيف والمضيف غالبًا ما تتشكل عندما يكون الضيف جزيئًا عضويًا أكبر مثل رباعي هيدروفوران . في مثل هذه الحالات، تؤدي الروابط الهيدروجينية بين الضيف والمضيف إلى تكوين عيوب Bjerrum من النوع L في شبكة الكلاثرات. [7] [8]
استقرار
يتم تحديد استقرار الهيدرات بشكل عام من خلال طبيعة المركبات ودرجة حرارتها والرطوبة النسبية (إذا تعرضت للهواء).
انظر أيضا
مراجع
- ^ جرينوود، نورمان ن .؛ إيرنشو، آلان (1997). كيمياء العناصر (الطبعة الثانية). باتروورث-هاينمان . ص. 625. رقم ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ شيري لوين. إزاحة الماء وسيطرته على التفاعلات الكيميائية الحيوية. دار نشر أكاديميك (لندن) المحدودة، ص 299. رقم ISBN 0124462502.
- ^ هارولد سي. يوري ؛ جي إم مورفي؛ إف جي بريكويد (1933). "اسم ورمز لـ H²". مجلة الفيزياء الكيميائية . 1 : 512-513. doi :10.1063/1.1749326.
- ^ تسمية الكيمياء غير العضوية محفوظ في 2018-07-09 على موقع واي باك مشين . توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية 2005. الجدول الرابع البادئات المضاعفة، ص 258.
- ^ IUPAC ، Compendium of Chemical Terminology ، الطبعة الثانية ("الكتاب الذهبي") (1997). النسخة المصححة على الإنترنت: (2019) "Hydration". doi :10.1351/goldbook.H02876
- ^ سوروف، أرتيم أو.، نيكيتا أ. فاسيليف، أندريه في. تشوراكوف، جوليا ستروه، فرانزيسكا إيميرلينج، وجيرمان إل. بيرلوفيتش. "الأشكال الصلبة من ساليسيلات السيبروفلوكساسين: تعدد الأشكال، مسارات التكوين والاستقرار الديناميكي الحراري". نمو البلورات والتصميم (2019). doi :10.1021/acs.cgd.9b00185.
- ^ Alavi S.; Susilo R.; Ripmeester JA (2009). "ربط خصائص الضيف المجهرية بالملاحظات العيانية في هيدرات الكلاثرات: رابطة الهيدروجين بين الضيف والمضيف" (PDF) . مجلة الفيزياء الكيميائية . 130 (17): 174501. رمز Bibcode : 2009JChPh.130q4501A. doi : 10.1063/1.3124187. PMID 19425784. مؤرشف من الأصل في 2020-04-13 . تم الاسترجاع في 2010-09-09 .
- ^ Hassanpouryouzband, Aliakbar; Joonaki, Edris; Vasheghani Farahani, Mehrdad; Takeya, Satoshi; Ruppel, Carolyn; Yang, Jinhai; J. English, Niall; M. Schicks, Judith; Edlmann, Katriona; Mehrabian, Hadi; M. Aman, Zachary; Tohidi, Bahman (2020). "هيدرات الغاز في الكيمياء المستدامة". مراجعات الجمعية الكيميائية . 49 (15): 5225-5309. doi : 10.1039/C8CS00989A . hdl : 1912/26136 . PMID 32567615. S2CID 219971360.
