Hydrate ( ‚Wasser‘) sind in der Chemie allgemein Substanzen, die Wasser enthalten. Dabei wird die Bezeichnung in verschiedenen Bereichen der Chemie etwas unterschiedlich behandelt. Im Gegensatz zu den Hydraten stehen die Anhydride, Verbindungen, denen Wasser entzogen wurde.
Anorganische Hydrate und deren Nomenklatur Anorganische Hydrate sind Solvate, sie enthalten also molekulares Wasser, etwa als Kristallwasser. Neben kristallwasserhaltigen Kristallen werden auch Komplexe, die Wasser-Liganden besitzen, als Hydrate bezeichnet. Kristallwasserlose Substanzen werden auch als Anhydrate bezeichnet.
Das Kristallwasser in Hydraten kann durch Wasserstoffbrücken oder andere zwischenmolekulare Kräfte an bestimmte Ionen gebunden sein, es kann jedoch auch der Fall sein, dass es vor allem deshalb eingebaut wird, weil dadurch eine günstigere Kristallstruktur entsteht. In kristallinen Hydraten gibt es bestimmte stöchiometrische Verhältnisse zwischen Ionenverbindung und Kristallwasser. In vielen Fällen sind auch mehrere Hydrate mit unterschiedlichen Kristallwassermengen möglich, so sind von Natriumcarbonat Modifikationen mit einem, zwei, fünf, sieben und zehn Äquivalenten Kristallwasser sowie das kristallwasserlose Natriumcarbonat bekannt.
Hydrate entstehen durch Hydratation, meist während der Kristallisation aus wässrigen Lösungen. Kristallwasserreiche Hydrate können, etwa durch Erhitzen, entwässert werden, so dass entweder andere, weniger Kristallwasser enthaltende Hydrate entstehen oder die wasserfreie Verbindung, dabei treten zugleich oft Farbänderungen ein, z. B. beim Cobalt(II)-chlorid:
Für die Kennzeichnung von Hydraten in Summenformeln wird dieses nicht direkt in die Formel mit eingefügt, sondern als „ · n H2O“ an das Ende der Summenformel gesetzt (n ist dabei die Menge an Kristallwasser, die pro Formeleinheit im Kristall auftritt). CaSO4 · 2 H2O beschreibt z. B. Calciumsulfat mit 2 Äquivalenten Kristallwasser, was Gips entspricht. Zur Benennung wird dem Namen der Verbindung ein angefügt, wobei xxx ein griechisches oder lateinisches Zahlwort für die Äquivalentanzahl an Kristallwasser ist. Gips heißt systematisch dementsprechend Calciumsulfat-Dihydrat.
Name Zahl derWasser-moleküle Beispiele (Salze) chemischeFormel Anhydrat 0 Magnesiumchlorid-Anhydrat MgCl2 Hemihydrat ½ Calciumsulfat-Hemihydrat CaSO4 · ½ H2O Monohydrat 1 Natriumhydrogensulfat-Monohydrat,Caesiumthiosulfat-Monohydrat NaHSO4 · H2OCs2(S2O3) · H2O Sesquihydrat 1½ Kaliumcarbonat-Sesquihydrat K2CO3 · 1½ H2O Dihydrat 2 Calciumsulfat-Dihydrat,Calciumchlorid-Dihydrat CaSO4 · 2 H2OCaCl2 · 2 H2O Trihydrat 3 Natriumacetat-Trihydrat,Blei(II)-acetat-Trihydrat NaC2H3O2 · 3 H2OPbC4H6O4 · 3 H2O Tetrahydrat 4 Kaliumnatriumtartrat-Tetrahydrat KNaC4H4O6 · 4 H2O Pentahydrat 5 Kupfersulfat-Pentahydrat CuSO4 · 5 H2O Hexahydrat 6 Aluminiumchlorid-Hexahydrat,Cobalt(II)-chlorid-Hexahydrat,Magnesiumchlorid-Hexahydrat AlCl3 · 6 H2OCoCl2 · 6 H2OMgCl2 · 6 H2O Heptahydrat 7 Magnesiumsulfat-Heptahydrat,Eisen(II)-sulfat-Heptahydrat,Zink(II)-sulfat-Heptahydrat MgSO4 · 7 H2OFeSO4 · 7 H2OZnSO4 · 7 H2O Octahydrat 8 Praseodym(III)-sulfat-Octahydrat Pr2(SO4)3 · 8 H2O Nonahydrat 9 Chrom(III)-nitrat-Nonahydrat,Natriumsulfid-Nonahydrat,Aluminiumnitrat-Nonahydrat Cr(NO3)3 · 9 H2ONa2S · 9 H2OAl(NO3)3 · 9 H2O Decahydrat 10 Natriumsulfat-Decahydrat (Glaubersalz),Natriumcarbonat-Decahydrat Na2SO4 · 10 H2ONa2CO3 · 10 H2O Undecahydrat 11 Magnesiumchromat-Undecahydrat Mg(CrO4) · 11 H2O Dodecahydrat 12 Natriumphosphat-Dodecahydrat,Aluminiumkaliumsulfat-Dodecahydrat Na3PO4 · 12 H2OKAl(SO4)2 · 12 H2O
Organische Hydrate In der organischen Chemie werden hydratisierte Verbindungen als Hydrate bezeichnet. Dies sind meist keine Verbindungen, die molekulares Wasser enthalten, sondern solche, bei denen Wasser durch eine Additionsreaktion chemisch zu einer Verbindung hinzugefügt wurde. Beispiele hierfür sind geminale Diole oder Aldehydhydrate, bei denen es sich um hydratisierte Aldehyde handelt:
rahmenlos|hochkant=1.3|links|Geminales Diol
Die meisten Aldehydhydrate sind instabil, Ausnahmen sind Chloralhydrat, Formalin. Geminale Triole (Orthocarbonsäuren = hydratisierte Carbonsäuren) sind genau wie die Orthokohlensäure (Tetrahydroxymethan) hingegen nur in Form ihrer Ester stabil.
Es gibt auch stabile organische Verbindungen, die Hydratwasser enthalten, beispielsweise das (R)-Cystein·Hydrochlorid·Monohydrat [L-Cystein·Hydrochlorid·Monohydrat], welches in technischem Maßstab hergestellt wird.
Gashydrate Bei Gashydraten handelt es sich, im Gegensatz zu kristallwasserhaltigen Substanzen, um Einschlussverbindungen, (Clathrate) bei denen das Wasser kein struktureller Bestandteil der Substanz ist. Stattdessen bildet das Wasser feste, käfigartige, über Wasserstoffbrücken verbundene Strukturen, die dodekaedrische Hohlräume enthalten. In diese Hohlräume sind verschiedene Substanzen, etwa Kohlenwasserstoffe, Edelgase oder Kohlenstoffdioxid eingeschlossen. Sie bilden sich unter hohem Druck bei niedrigen Temperaturen vor allem auf dem Meeresgrund. Das bekannteste Gashydrat ist Methanhydrat.Spektrum.de: Gashydrate im Lexikon der Biologie, abgerufen am 16. April 2025.
Kohlenhydrate Kohlenhydrate enthalten im Namen zwar -hydrat, gehören jedoch nicht zu den Hydraten.
Literatur
Einzelnachweise
Kategorie:Stoffgruppe Hydrate Hydrate