Cristalohidrați: lecție de chimie

1pe scurtstratul 1 din 3 · rezumatul lecției

Pe scurt

Un cristalohidrat conține un număr fix de molecule de apă în rețeaua cristalină. Piatra vânătă este $CuS O_{4} \cdot 5 H_{2} O$ , albastră; la încălzire pierde apa și rămâne $CuS O_{4}$ anhidru, alb. Alte exemple sunt calaicanul $FeS O_{4} \cdot 7 H_{2} O$ , sarea amară $MgS O_{4} \cdot 7 H_{2} O$ , soda de rufe $N a_{2} C O_{3} \cdot 10 H_{2} O$ și ghipsul $CaS O_{4} \cdot 2 H_{2} O$ . Apa de cristalizare nu este umezeală de pe suprafață. În soluția preparată din cristalohidrat, concentrația sării se raportează la masa sării anhidre; apa din cristal trece în solvent.

2în detaliustratul 2 din 3 · pentru clasă și Bacalaureat

În detaliu

Masa molară a hidratului. Cu masele atomice școlare $A (Cu) = 64$ , $A (S) = 32$ , $A (O) = 16$ și $A (H) = 1$ , obținem $M (CuS O_{4}) = 160$ g/mol, $M (H_{2} O) = 18$ g/mol și $M (CuS O_{4} \cdot 5 H_{2} O) = 160 + 5 \cdot 18 = 250$ g/mol. Apa reprezintă $90/250 \cdot 100 = 36%$ din masa hidratului, iar sarea anhidră $64%$ . Raportul de masă dintre sarea anhidră și apă este $160 : 90 = 16 : 9$ , deci $25$ g de hidrat conțin $16$ g sare și $9$ g apă. Formula se citește ca „sulfat de cupru pentahidrat”: prefixul indică numărul de moli de apă pentru un mol de sare.

Exemplu rezolvat 1: prepararea unei soluții din hidrat. Se prepară $200$ g soluție $8%$ de $CuS O_{4}$ din piatră vânătă.

Masa sării anhidre: $m_{d} = 0, 08 \cdot 200 = 16$ g.
Masa de pentahidrat care conține $16$ g sare anhidră: $16 \cdot 250/160 = 25$ g.
Masa apei adăugate: $200 - 25 = 175$ g, deoarece apa din cei $25$ g de cristale face parte din solvent.
Verificare: $25$ g hidrat conțin $25 \cdot 0, 64 = 16$ g $CuS O_{4}$ , iar $16/200 \cdot 100 = 8%$ .

Exemplu rezolvat 2: formula unui hidrat din pierderea de masă. Pentru un hidrat $MgS O_{4} \cdot x H_{2} O$ , $24, 6$ g lasă după încălzire $12, 0$ g $MgS O_{4}$ .

Apa pierdută: $24, 6 - 12, 0 = 12, 6$ g, adică $12, 6/18 = 0, 70$ mol.
Sarea anhidră are $M = 120$ g/mol, deci $12, 0/120 = 0, 10$ mol.
Raportul $0, 70 : 0, 10 = 7 : 1$ dă $x = 7$ și formula $MgS O_{4} \cdot 7 H_{2} O$ .

Exemplu rezolvat 3: descompunerea termică. Ecuația procesului este $CuS O_{4} \cdot 5 H_{2} O Δ CuS O_{4} + 5 H_{2} O$ . La încălzirea a $50$ g de piatră vânătă:

Cantitatea de hidrat: $50/250 = 0, 20$ mol.
Sarea anhidră: $0, 20 \cdot 160 = 32$ g.
Apa degajată: $0, 20 \cdot 5 \cdot 18 = 18$ g, iar $32 + 18 = 50$ g confirmă conservarea masei.

Exemplu rezolvat 4: concentrația molară a soluției din hidrat. Se dizolvă $12, 5$ g piatră vânătă și se aduce volumul la $500$ mL.

$n = 12, 5/250 = 0, 050$ mol hidrat, adică $0, 050$ mol $CuS O_{4}$ .
$c_{M} = 0, 050/0, 500 = 0, 10$ mol/L.

Numărul de moli de sare este același cu numărul de moli de hidrat, pentru că fiecare formulă conține o singură unitate $CuS O_{4}$ .

Exemplu rezolvat 5: apa dintr-o probă de sodă cristalizată. Câtă apă pierde prin încălzire $100$ g de $N a_{2} C O_{3} \cdot 10 H_{2} O$ ?

$M (N a_{2} C O_{3} \cdot 10 H_{2} O) = 106 + 10 \cdot 18 = 286$ g/mol, iar apa din formulă are $180$ g.
În $100$ g de hidrat sunt $100 \cdot 180/286 = 62, 9$ g apă.
Rămân $100 - 62, 9 = 37, 1$ g $N a_{2} C O_{3}$ anhidru.

Exemplu rezolvat 6: apa de cristalizare în moli. O probă de $27, 8$ g de calaican $FeS O_{4} \cdot 7 H_{2} O$ ( $M = 278$ g/mol) conține $27, 8/278 = 0, 10$ mol hidrat, deci $7 \cdot 0, 10 = 0, 70$ mol apă de cristalizare, adică $0, 70 \cdot 18 = 12, 6$ g.

Cum se determină experimental. Hidratul se cântărește într-un creuzet, se încălzește și se cântărește din nou; încălzirea se repetă până la masă constantă, când toată apa a fost eliminată. Scăderea de masă este masa apei de cristalizare. În cristal, moleculele de apă sunt legate de ioni prin atracții ion–dipol, de aceea deshidratarea cere încălzire. Procesul este reversibil: $CuS O_{4}$ anhidru alb se face albastru când i se adaugă câteva picături de apă, deoarece se reface pentahidratul.

3pentru admiterestratul 3 din 3 · pentru examene

Pentru admitere

Denumiri de reținut: piatră vânătă $CuS O_{4} \cdot 5 H_{2} O$ (albastră), calaican $FeS O_{4} \cdot 7 H_{2} O$ (verde), sare amară $MgS O_{4} \cdot 7 H_{2} O$ , sare Glauber $N a_{2} S O_{4} \cdot 10 H_{2} O$ , sodă cristalizată $N a_{2} C O_{3} \cdot 10 H_{2} O$ , ghips $CaS O_{4} \cdot 2 H_{2} O$ . Ghipsul încălzit la aproximativ $150^{\circ} C$ pierde o parte din apă și dă ipsosul ars $2CaS O_{4} \cdot H_{2} O$ .

Calculul formulei dintr-un procent. Pentru un hidrat $N a_{2} C O_{3} \cdot x H_{2} O$ cu $62, 9%$ apă, cu $M (N a_{2} C O_{3}) = 106$ g/mol:

$\frac{18 x}{106 + 18 x} = 0, 629 \Rightarrow 18 x (1 - 0, 629) = 0, 629 \cdot 106 \Rightarrow x = \frac{66 , 67}{6 , 678} \approx 10.$

Soluția din hidrat. Concentrația se exprimă după sarea anhidră, iar apa din cristal intră în masa soluției. Exemplu: $50$ g $MgS O_{4} \cdot 7 H_{2} O$ ( $M = 246$ g/mol) în $150$ g apă conțin $50 \cdot 120/246 \approx 24, 4$ g $MgS O_{4}$ , iar soluția are $200$ g, deci $c \approx 12, 2%$ .

Exemplu în format de admitere (complement simplu). Se dizolvă $28, 6$ g $N a_{2} C O_{3} \cdot 10 H_{2} O$ în $71, 4$ g apă. Care este concentrația procentuală a soluției în $N a_{2} C O_{3}$ ? A. 10; B. 10,6; C. 28,6; D. 37,1; E. 5,3.

$M (N a_{2} C O_{3} \cdot 10 H_{2} O) = 106 + 180 = 286$ g/mol, deci $28, 6$ g înseamnă $0, 10$ mol.
Sarea anhidră: $0, 10 \cdot 106 = 10, 6$ g.
Masa soluției: $28, 6 + 71, 4 = 100$ g, deci $c % = 10, 6/100 \cdot 100 = 10, 6%$ . Răspuns: B.

Proprietăți. Sulfatul de cupru anhidru este alb și se folosește pentru recunoașterea apei (devine albastru). O sare care pierde spontan apa din cristal în aer uscat (de exemplu, soda cristalizată) se numește eflorescentă; o substanță care absoarbe apă din aer (clorura de calciu anhidră, hidroxidul de sodiu) este higroscopică.

La încălzirea unui hidrat, scăderea de masă este apa: $8, 60$ g $CaS O_{4} \cdot x H_{2} O$ lasă $6, 80$ g $CaS O_{4}$ ( $M = 136$ g/mol), deci se pierd $1, 80$ g apă, adică $0, 10$ mol, față de $6, 80/136 = 0, 050$ mol sare; $x = 0, 10/0, 050 = 2$ și hidratul este ghipsul.

Greșeli frecvente

Greșit: Pentru a prepara $200$ g soluție $8%$ de $CuS O_{4}$ se cântăresc $16$ g $CuS O_{4} \cdot 5 H_{2} O$ .
Corect: $16$ g este masa sării anhidre; se cântăresc $25$ g pentahidrat și $175$ g apă.
Greșit: Orice cristal conține apă în rețea.
Corect: $NaCl$ uscat este cristal anhidru; apa de cristalizare apare numai când formula hidratului o indică.
Greșit: Apa de cristalizare este umezeala de pe suprafața cristalului.
Corect: apa este legată în rețea într-un raport fix față de sare, de exemplu $5$ mol pentru $1$ mol $CuS O_{4}$ , iar umezeala de suprafață se îndepărtează prin simpla uscare.
Greșit: Concentrația procentuală a soluției preparate din piatră vânătă se calculează cu masa pentahidratului la numărător.
Corect: la numărător se pune masa sării anhidre, iar apa din cristal trece în solvent.

în contul tăuPremium

Testează-te pe această lecție

Lecția o citești aici, fără cont. Testele pe lecții și capitole sunt în cont, cu grile originale Didaxis și explicația fiecăreia: gratuit 10 grile pe zi, fără limită cu Premium, 49 de lei pe lună pentru fiecare copil.

Testează-te în cont

Înainte și după

ÎnainteConcentrația molarăMolaritate, diluții și prepararea soluțiilor.DupăEfectele termice ale dizolvăriiDizolvare exotermă și endotermă.CapitolulSoluții și echilibre acido-baziceToate lecțiile capitolului „Soluții și echilibre acido-bazice”.

Surse și referințe

OMEC 6930/2025, Chimie IX TC+CS științe ale naturii pp. 1343–1344; rocnee.eu
LibreTexts Chemistry, «Chemical Formulas», secțiunea despre hidrați și apa de cristalizare; chem.libretexts.org
UMFST, Tematica și bibliografia admiterii 2026, proba Chimie Medicină/Medicină Dentară, p. 1–2; adminfo.umfst.ro

Desene: Redactare proprie (desen original)