Hydrate

Hydrate(altgriechischὕδωρhydōr‚Wasser‘) sind in derChemieallgemein Substanzen, dieWasserenthalten. Dabei wird die Bezeichnung in verschiedenen Bereichen der Chemie etwas unterschiedlich behandelt. Im Gegensatz zu den Hydraten stehen dieAnhydride,Verbindungen, denen Wasser entzogen wurde.

Anorganische Hydrate

Anorganische Hydrate sindSolvate,sie enthalten also molekulares Wasser, etwa alsKristallwasser.Neben kristallwasserhaltigen Kristallen werden auchKomplexe,die Wasser-Ligandenbesitzen, als Hydrate bezeichnet. Kristallwasserlose Substanzen werden auch alsAnhydratebezeichnet.

Das Kristallwasser in Hydraten kann durchWasserstoffbrückenoder 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 günstigereKristallstrukturentsteht. In kristallinen Hydraten gibt es bestimmtestöchiometrischeVerhältnisse zwischen Ionenverbindung und Kristallwasser. In vielen Fällen sind auch mehrere Hydrate mit unterschiedlichen Kristallwassermengen möglich, so sind vonNatriumcarbonatModifikationenmit einem, zwei, fünf, sieben und zehn Äquivalenten Kristallwasser sowie das kristallwasserlose Natriumcarbonat bekannt.

Hydrate entstehen durchHydratation,meist während derKristallisationaus 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:

• 
  Cobalt(II)-chlorid (wasserfrei)
  CoCl₂
• 
  Cobalt(II)-chlorid-Hexahydrat
  CoCl₂· 6 H₂O

Für die Kennzeichnung von Hydraten inSummenformelnwird dieses nicht direkt in die Formel mit eingefügt, sondern als „ ·nH₂O “ans Ende der Summenformel gesetzt (nist dabei die Menge an Kristallwasser, die proFormeleinheitim Kristall auftritt). CaSO₄·2H₂O beschreibt z. B.Calciumsulfatmit2Äquivalenten Kristallwasser, wasGipsentspricht. Zur Benennung wird dem Namen der Verbindung ein-xxxhydratangefügt, wobeixxxein griechisches oder lateinisches Zahlwort für die Äquivalentanzahl an Kristallwasser ist. Gips heißt systematisch dementsprechend Calciumsulfat-Dihydrat.

Name	Zahl der Wasser- moleküle	Beispiele (Salze)	chemische Formel
Anhydrat	00	Magnesiumchlorid-Anhydrat	MgCl200H2O
Hemi­hydrat	0½	Calciumsulfat-Hemihydrat	CaSO4·½H2O
Monohydrat	01	Natriumhydrogensulfat-Monohydrat, Caesiumthiosulfat-Monohydrat	NaHSO4· H2O Cs2(S2O3) · H2O
Sesqui­hydrat	01½	Kaliumcarbonat-Sesquihydrat	K2CO3· 1½H2O
Dihydrat	02	Calciumsulfat-Dihydrat, Calciumchlorid-Dihydrat	CaSO4· 2 H2O CaCl2· 2 H2O
Trihydrat	03	Natriumacetat-Trihydrat, Blei(II)-acetat-Trihydrat	NaC2H3O2· 3 H2O PbC4H6O4· 3 H2O
Tetrahydrat	04	Kaliumnatriumtartrat-Tetrahydrat	KNaC4H4O6· 4 H2O
Pentahydrat	05	Kupfersulfat-Pentahydrat	CuSO4· 5 H2O
Hexahydrat	06	Aluminiumchlorid-Hexahydrat, Cobalt(II)-chlorid-Hexahydrat, Magnesiumchlorid-Hexahydrat	AlCl3· 6 H2O CoCl2· 6 H2O MgCl2· 6 H2O
Heptahydrat	07	Magnesiumsulfat-Heptahydrat, Eisen(II)-sulfat-Heptahydrat, Zink(II)-sulfat-Heptahydrat	MgSO4· 7 H2O FeSO4· 7 H2O ZnSO4· 7 H2O
Octahydrat	08	Praseodym(III)-sulfat-Octahydrat	Pr2(SO4)3· 8 H2O
Nonahydrat	09	Chrom(III)-nitrat-Nonahydrat, Natriumsulfid-Nonahydrat, Aluminiumnitrat-Nonahydrat	Cr(NO3)3· 9 H2O Na2S · 9 H2O Al(NO3)3· 9 H2O
Decahydrat	10	Natriumsulfat-Decahydrat (Glaubersalz), Natriumcarbonat-Decahydrat	Na2SO4· 10 H2O Na2CO3· 10 H2O
Undecahydrat	11	Magnesiumchromat-Undecahydrat	Mg(CrO4) · 11 H2O
Dodecahydrat	12	Natriumphosphat-Dodecahydrat	Na3PO4· 12 H2O

Organische Hydrate

In der organischen Chemie werdenhydratisierteVerbindungen als Hydrate bezeichnet. Dies sind meist keine Verbindungen, die molekulares Wasser enthalten, sondern solche, bei denen Wasser durch eineAdditionsreaktionchemisch zu einer Verbindung hinzugefügt wurde. Beispiele hierfür sindgeminaleDioleoderAldehydhydrate,bei denen es sich um hydratisierteAldehydehandelt:

Geminales Diol

Die meisten Aldehydhydrate sind instabil, Ausnahmen sindChloralhydrat,Formalin.Geminale Triole (Orthocarbonsäuren = hydratisierteCarbonsäuren) sind genau wie dieOrthokohlensäure(Tetrahydroxymethan) hingegen nur in Form ihrerEsterstabil.

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

BeiGashydratenwird im Gegensatz zu kristallwasserhaltigen Substanzen nicht das Wasser in der Substanz, sondern eine sonst gasförmige Verbindung wieMethan,SchwefelwasserstoffoderKohlenstoffdioxidinEiseingeschlossen. Dabei bildet sich einClathrat,eine Einschlussverbindung ohne große physikalische Anziehungskräfte zwischen Eis und Gas. Das bekannteste Gashydrat istMethanhydrat.

Kohlenhydrate

Kohlenhydrateenthalten im Namen zwar -hydrat, gehören jedoch nicht zu den Hydraten.

Literatur

• Eintrag zuHydrate.In:Römpp Online.Georg Thieme Verlag