Hydratatie

Hydratatieis het al of niet moedwillig toevoegen vanwateraan een bepaalde chemische stof. Vaak wordt met de term het opnemen van water uit de lucht bedoeld; dit is het geval bij de meestehygroscopischestoffen. Bekende technische voorbeelden van hydrateren zijn het toevoegen van water aangipsofcement,waardoor de stof hard wordt.

Scheikunde

In descheikundekan het begrip op twee verschillende processen betrekking hebben:

Zoutenkunnen gehydrateerd worden. Demoleculenwater worden opgenomen in dekristalstructuurvan het zout. Een dergelijk, waterhoudend, zout wordt eenhydraatgenoemd.
In deorganische chemiebetekent hydrateren dat aan het organische molecuul een watermolecuul gekoppeld wordt. Vaak gebeurt dit aandubbele bindingen.Een bekend technisch voorbeeld is de bereiding vanethanoluitetheenen water onder invloed van zuur.

Hydratatie kan zowel een vaste stof als een oplossing als resultaat hebben. In het eerste geval worden watermoleculen opgenomen in de kristalstructuur van de vaste stof, in het tweede geval omhullen de watermoleculen de deeltjes van de vaste stof, waardoor deze zich van elkaar kunnen scheiden: de stof lost dan op in water. Als hydratatie leidt tot het oplossen van de stof is hydratatie een speciaal geval vansolvatatie:het oplosmiddel is water.

De hydratatie van negatieve ionen verloopt via het positieve einde van de waterdipool, soms viawaterstofbruggen.

Voorbeelden

Een hoeveelheid vastcalciumchloride ${\ce {(CaCl2)}}$ wordt in een bekerglaasje enige tijd in een open ruimte gezet. Na een dag of twee is de inhoud compleet vervloeid.
Zinkchloridewordt door de leveranciers afgeleverd met een bekende hoeveelheid kristalwater. De kristallen zien er al glazig uit. Als de pot niet steeds gesloten wordt gehouden zal de inhoud gaan vervloeien.
Sodaofnatriumcarbonaat‍decahydraat ${\ce {(Na2CO3.10H2O)}}$ is een vaste stof die bij voorzichtige verwarming bij ongeveer 37 °C vloeibaar wordt. Bij verder verwarmen ontwijkt water en wordt de massa weer vast. De tweede vaste stof is veel minder glazig dan de eerste.

Synthetisch organische chemie

In desynthetisch organische chemiewordt het verschijnsel hydratatie gebruikt om resten water die tijdens hetopwerkenvan een reactieproduct van de organische producten en oplosmiddelen te scheiden. In voorschriften wordt gesproken van "het reactiemengsel wordt gedroogd op...". Steeds wordt er een vaste stof gevormd die vervolgens doorfiltrerenverwijderd wordt. Voorbeelden daarbij zijn:

Analytische chemie

In deanalytische chemiewordt het verschijnsel hydratatie gebruikt om voorraadoplossingen te beschermen tegen vocht en andere bestanddelen uit de lucht. In de opening die ervoor zorgt dat lucht de voorraadfles in kan als vloeistof wordt afgetapt wordt een buisje met het droogmiddel geplaatst, vaakcalciumchloride.

Gravimetrie

In degravimetriewordt het analysemonster vaak in een droogstoof verwarmd. Om te voorkomen dat tijdens het afkoelen door het monster water wordt aangetrokken wordt het monster in eendesiccatorgeplaatst. Om de inhoud watervrij te houden bevat de desiccator een hoeveelheidsilicageldie voorzien is van eenkobaltzout.Zolang de silicagel nog vocht kan binden is het zoutkobaltblauw.Is de silicagel verzadigd, dan is de kleur bleekroze.

Hydraten

Hydratatie kan tot eenhydraatleiden. Door verwarming kan het water weer vrijkomen. Hydraten van vaste stoffen bevattenkristalwater.Deze stoffen kunnen in chemisch evenwicht met de omgeving zijn, waarbij dan een bepaalde (water)dampspanning hoort. Deze is temperatuurafhankelijk. Is de dampspanning van water hoger dan de evenwichtswaarde, dan neemt het kristal water op en kanvervloeien.Is de dampspanning lager dan de evenwichtswaarde, dan staat het kristal (het hydraat) kristalwater af enverwerende kristallen. Ze kunnen daarbij dof worden. Wanneer de hydratatie in eenchemische reactievoorkomt, wordt het eenhydratatiereactiegenoemd.

Hydratatie van positieve ionen

De hydratatie van positieve ionen verloopt bijmetaalionenvia devrije elektronenparenvan zuurstof. Hiermee is hydratatie een speciale vorm vancomplexvorming.Bij ionen waarbij geen complexvorming mogelijk is, bijvoorbeeldquaternaire ammonium verbindingentreedt de interactie op via het negatieve einde van dewaterdipool.

Bouwkunde

In debouwwordt veel gebruikgemaakt van het verschijnsel hydratatie. Veel bouwmaterialen worden aangeleverd in een watervrije vorm. Door toevoegen van water ontstaan eerst verwerkbare halfvloeibare massa's. Door de vorming van hydraten ontstaan vervolgens de dragende constructies of de afwerklagen. Voorbeelden zijn:

beton(op basis vancement)
specie(voor metselwerk op basis van cement)
tras(voor binnenmetselwerk, tras is niet goed bestand tegen water)
gips(voor pleisterwerk van muren en plafonds)