Гидратация

Гидрата́ция

(от греч. hydor — вода)

процессы связывания воды химическими веществами. Различают несколько видов Г.

Г. окислов приводит к гидроокисям, представляющим собой щёлочи, кислоты или амфотерные соединения. Так, присоединение воды к окиси кальция даёт гидроокись кальция (в технике этот процесс называется «гашение извести»):

СаО + H₂O = Ca (OH)₂.

Г. серного ангидрида в промышленности чают серную кислоту, а окислов азота — азотную кислоту:

SO₂ + H₂O = H₂SO₄,

3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO.

При Г. трёхокиси мышьяка образуется слабая мышьяковистая кислота, имеющая амфотерные свойства:

As₂O₃ + 3H₂O = 2H₃AsO₃.

Г. органических соединений происходит по кратным связям; в случае циклических соединений Г. приводит к раскрытию циклов. Обычно эти реакции происходят в присутствии щелочей, кислот или гетерогенных катализаторов (каталитическая Г.). Г. этого типа играет огромную роль в препаративной органической химии и промышленности органического синтеза. Так, в результате прямой Г. олефинов получают спирты, например этиловый спирт из этилена:

CH₂ = CH₂ + H₂O → CH₃CH₂OH.

Г. ацетилена приводит к ацетальдегиду (реакция Кучерова) (промежуточный продукт — неустойчивый виниловый спирт):

CH ≡ CH + H₂O → [СН₂=СН—ОН] → CH₃CHO.

В результате Г. кетена образуется уксусная кислота, а окиси этилена — этиленгликоль:

В перечисленных примерах вода реагирует таким образом, что происходит разрыв связи между атомом водорода и группой OH.

Многие неорганические и некоторые органические вещества образуют с водой твёрдые Кристаллогидраты, постоянного состава, которые ведут себя как индивидуальные химические соединения. Так, безводный сульфат меди CuSO₄ бесцветен; из его водных растворов кристаллизуется ярко-синий гидрат CuSO₄·5H₂O — медный купорос, при нагревании которого образуется сначала голубой CuSO₄·3H₂O, затем CuSO₄·H₂O белого цвета; при 258°С соль полностью обезвоживается. К этому же типу относится Г. молекул в растворах с образованием гидратов различного состава, находящихся в равновесии друг с другом и водой; например, при растворении спирта образуются гидраты с 3,4 и 8 молекулами H₂O. При растворении электролитов происходит Г. ионов, затрудняющая ассоциацию последних. Энергия Г. в значительной степени компенсирует энергию диссоциации электролита; т. о., Г. ионов является одной из главных причин электролитической диссоциации (См. Электролитическая диссоциация)в водных растворах. Образование кристаллогидратов и Г. молекул и ионов в растворах являются частными случаями сольватации (См. Сольватация), т. е. присоединения молекул растворителя. К Г. относят также процессы, приводящие к связыванию воды за счёт адсорбционных сил (см. Адсорбция). См. также Вода.

В биологических системах при Г. происходит присоединение (связывание) воды различными субстратами организма. Вода, входящая в образующиеся при Г. гидратные оболочки, составляет основное количество т. н. связанной воды протоплазмы клетки. С Г. связаны многие биологические процессы. Так, Г. ионов влияет на их проникновение в клетку, а Г. белков изменяет некоторые их свойства — в частности ферментативную активность.

Процесс, обратный Г., т. е. потеря связанной веществами воды, называется дегидратацией. Г. и дегидратация постоянно происходят в процессах обмена веществ, в частности обмена воды, в организмах.