Классификацию кристаллогидратов можно вести по различным критериям:
1. По наличию связи структуры безводного вещества и кристаллогидрата
· фазы определенного состава - вид кристаллогидратов, у которых при удалении кристаллизационной воды происходит сжатие кристаллической решетки, поэтому структура безводного вещества и кристаллогидрата не связанны между собой. К данному классу относятся кристаллогидраты многоосновных кислот, оснований и клатратов.
· неопределенного состава – вид кристаллогидратов, у которых процесс удаления воды может быть осуществлен без существенных изменений в кристалле. Это возможно при наличии в кристалле достаточного количества свободных промежутков, каналов (чтобы уместились молекулы воды). У веществ этого класса может происходить обратимая гидратация и дегидратация. Примерами таких веществ являются цеолиты [32].
2. По количеству молекул воды входящих в формульную единицу кристаллогидрата
· Существует кристаллогидраты, в которых на одну молекулу или частицу гидратированного вещества приходится 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,12 молекул воды.
· Но наиболее распространенными являются кристаллогидраты с 1,2,4,6,8 молекулами воды.
· Для многих веществ известны кристаллогидраты различного состава.
- MgCl2∙ nH2O где n= 2,4,6,8,12.
- CaCl2∙ nH2O где n= 1,2,4,6,8.
- NaOH∙ nH2O где n=1,2,3,4,6,8.
- H2SO4∙ nH2O где n= 1,2,4,6,8.
3. По природе соединения участвующего в образовании кристаллогидратов
Органическое
Неорганическое
3. По агрегатному состоянию гидратообразователя при н.у.
Твердое (соли)
Газ (предельные у/в, С12, Н2 S, Аг, Хе, SО2)
Жидкость (серная кислота, этиловый спирт)
5. Класс соединений
Кислоты (H2SO4.H2O)
Основания (NaOH.H2O)
Соли (ZnSO4·7H2O,MnSO4·7H2O)
6. Температурная устойчивость
· Если кристаллизационная вода удерживается Ван-дер-Ваальсовыми силами, то такие вещества стабильны при температурах ниже нуля (клатраты)
· Если кристаллизационная вода удерживается в кристаллогидрате слабыми межмолекулярными связями, то она легко удаляется при нагревании:
Na2CO3· 10H2O = Na2CO3 + 10H2O (при 120 ° С);
K2SO3· 2H2O = K2SO3 + 2H2O (при 200 ° С);
· Если же в кристаллогидрате связи между молекулами воды и другими частицами близки к химическим, то такой кристаллогидрат или дегидратируется (теряет воду) при более высокой температуре, например:
Al2(SO4)3 · 18H2O = Al2(SO4)3 + 18H2O (при 420 ° С);
СoSO4 · 7H2O = CoSO4 + 7H2O (при 250 ° С);
или при нагревании разлагается с образованием других химических веществ, например:
2{FeCl3· 6H2O} = Fe2O3 + 6HCl + 9H2O (выше 250 ° С);
2{AlCl3· 6H2O} = Al2O3 + 6HCl + 9H2O (200 – 450 ° С) [14].
7. По состоянию воды в гидратах
· Псевдогидраты - это соединения, в которых часть молекул кристаллизационной воды образуют гидроксид ионы или ионы гидроксония (HClO4·H2O = H3O·ClO4 , Sr(BO2)2·4H2O = Sr[B(OH)4]2) Воду, входящую в состав псевдогидратов называют конституционной [39].
молекулы воды изолированы друг от друга. Атомы кислорода в воде координируются вокруг центрального иона: CuCl2∙ 2H2O, CoCl2∙2H2O (Приложение 2, Рис 3).
Внутрисферные кристаллогидраты – молекулы кристаллизационной воды удерживаются благодаря ковалентной связи с катионом [Al(H2O)6 ]Cl3, [Mg(H2O)6]Cl2 (Приложение 2, Рис 1).
Смешанные кристаллогидраты – кристаллизационная вода удерживается за счет образования водородных связей и донорноакцепторного взаимодействия. К данной группе можно отнести купоросы (CuSO4·5H2O или [Cu(H2O)4]SO4·H2O), пятая молекула воды связывается именно водородными связями (Приложение2, Рис 2) [2].