Ένυδρη ένωση

Στη χημεία, ένυδρη ένωση ή ένυδρη ουσία ή υδρίτης (hydrate) είναι μια ουσία που περιέχει νερό ή τα συστατικά του (δηλαδή H και OH). Η χημική κατάσταση του νερού ποικίλλει σημαντικά μεταξύ των διαφορετικών κατηγοριών ένυδρων ενώσεων, μερικά από τα οποία είχαν επισημανθεί έτσι πριν γίνει κατανοητή η χημική τους δομή.

Χημική φύση

Ανόργανη χημεία

Οι ένυδρες ουσίες είναι ανόργανες ουσίες που περιέχουν μόρια νερού συνδυασμένα σε καθορισμένη αναλογία ως αναπόσπαστο μέρος του κρυστάλλου που είτε είναι ενωμένα με ένα μεταλλικό κέντρο, είτε έχουν κρυσταλλωθεί με το μεταλλικό σύμπλοκο. Τέτοιες ένυδρες ενώσεις λέγεται επίσης ότι περιέχουν κρυσταλλικό νερό ή νερό ενυδάτωσης (water of crystallization, water of hydration). Εάν το νερό είναι βαρύ ύδωρ στο οποίο το συστατικό υδρογόνο είναι το ισότοπο δευτέριο, τότε μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη θέση του ένυδρου ο όρος δευτεριωμένο.

Άνυδρη ουσία Χλωριούχο κοβάλτιο(II) CoCl2 (γαλάζιο)	Εξαένυδρο Χλωριούχο κοβάλτιο CoCl2·6H2O (ροζ)

Ένα πολύχρωμο παράδειγμα είναι το διχλωριούχο κοβάλτιο, το οποίο αλλάζει χρώμα από γαλάζιο σε κόκκινο κατά την ενυδάτωση και επομένως μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως δείκτης νερού.

Ο συμβολισμός ένυδρη ένωση⋅nH₂O, όπου n είναι ο αριθμός των μορίων νερού ανά δομική μονάδα της ένωσης, χρησιμοποιείται συνήθως για να δείξει ότι η ένωση είναι ένυδρη. Το n είναι συνήθως ένας μικρός ακέραιος αριθμός, αν και είναι δυνατό να εμφανιστούν κλασματικές τιμές. Για παράδειγμα, σε ένα μονοένυδρο n = 1, και σε ένα εξαένυδρο n = 6. Τα αριθμητικά προθέματα που έχουν ως επί το πλείστον ελληνική προέλευση είναι:

• Ημι (Hemi) – 0,5
• Μονο (Mono) – 1
• Ενάμιση (Sesqui) – 1,5
• Δι (Di) – 2
• Τρι (Tri) – 3
• Τετρα (Tetra) – 4
• Πεντα (Penta) – 5
• Εξα (Hexa) – 6
• Επτα (Hepta) – 7
• Οκτα (Octa) – 8
• Εννεα (Nona) – 9
• Δεκα (Deca) – 10
• Ενδεκα (Undeca) – 11
• Δωδεκα (Dodeca) – 12
• Τριδεκα (Trideca) – 13
• Τετραδεκα (Tetradeca) – 14

Το υπόλοιπο νερό, εάν υπάρχει, μπορεί να απομακρυνθεί μόνο με πολύ ισχυρή θέρμανση. Μια ουσία που δεν περιέχει νερό αναφέρεται ως άνυδρη ουσία. Ορισμένες άνυδρες ενώσεις ενυδατώνονται τόσο εύκολα που ονομάζονται υγροσκοπικές και χρησιμοποιούνται ως ξηραντικά μέσα ή αφυγραντικά.

Οργανική χημεία

Στην οργανική χημεία, μια ένυδρη ουσία είναι μια ένωση που σχηματίζεται από την ενυδάτωση, δηλαδή την προσθήκη νερού ή των συστατικών του νερού (δηλαδή H και OH) σε μια μοριακή οντότητα. Παραδείγματος χάρη: Η αιθανόλη, CH₃−CH₂−OH, είναι το προϊόν της αντίδρασης ενυδάτωσης του αιθενίου, CH₂=CH₂, που σχηματίζεται με την προσθήκη H σε ένα C και OH στο άλλο C, και έτσι μπορεί να θεωρηθεί ως η ένυδρη ουσία του αιθενίου. Ένα μόριο νερού μπορεί να απομακρυνθεί, για παράδειγμα, με τη δράση του θειικού οξέος. Ένα άλλο παράδειγμα είναι η ένυδρη χλωράλη, CCl₃−CH(OH)₂, η οποία μπορεί να σχηματιστεί με αντίδραση νερού με χλωράλη, CCl₃−CH=O.

Πολλά οργανικά μόρια, καθώς και ανόργανα μόρια, σχηματίζουν κρυστάλλους που ενσωματώνουν νερό στην κρυσταλλική δομή χωρίς χημική αλλοίωση του οργανικού μορίου (κρυσταλλικό νερό). Το σάκχαρο τρεαλόζη (trehalose), για παράδειγμα, υπάρχει τόσο σε άνυδρη μορφή (σημείο τήξης 203 °C) όσο και ως διένυδρη μορφή (σημείο τήξης 97 °C). Οι κρύσταλλοι πρωτεΐνης έχουν συνήθως περιεκτικότητα σε νερό έως και 50%.

Τα μόρια επισημαίνονται επίσης ως ένυδρα για ιστορικούς λόγους που δεν καλύπτονται παραπάνω. Η γλυκόζη, C₆H₁₂O₆, αρχικά θεωρούνταν C₆(H₂O)₆ και περιγραφόταν ως υδατάνθρακας.

Ο σχηματισμός υδριτών είναι συνηθισμένος για τα δραστικά συστατικά. Πολλές διαδικασίες παρασκευής παρέχουν την ευκαιρία για τον σχηματισμό υδριτών και η κατάσταση ενυδάτωσης μπορεί να αλλάξει με την υγρασία του περιβάλλοντος και τον χρόνο. Η κατάσταση ενυδάτωσης ενός δραστικού φαρμακευτικού συστατικού μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τη διαλυτότητα και τον ρυθμό διάλυσης και επομένως τη βιοδιαθεσιμότητά του.

Υδρίτες έγκλεισης

Οι υδρίτες έγκλεισης (Clathrate hydrates) (επίσης γνωστά ως ένυδρα αέρια, κλαθρικά αέρια, κ.λπ.) είναι υδάτινος πάγος με μόρια αερίου παγιδευμένα στο εσωτερικό τους. Είναι μια μορφή ένωσης έγκλεισης. Ένα σημαντικό παράδειγμα είναι το ένυδρο μεθάνιο (επίσης γνωστό ως ένυδρο αέριο, μεθάνιο έγκλεισης, κ.λπ.) Μη πολικά μόρια, όπως το μεθάνιο, μπορούν να σχηματίσουν ένυδρα έγκλεισης με νερό, ειδικά υπό υψηλή πίεση. Αν και δεν υπάρχει δεσμός υδρογόνου μεταξύ του νερού και των φιλοξενούμενων μορίων όταν το μεθάνιο είναι το φιλοξενούμενο μόριο της ένωσης έγκλεισης, ο δεσμός υδρογόνου οικοδεσπότη-φιλοξενούμενου σχηματίζεται συχνά όταν ο φιλοξενούμενος είναι ένα μεγαλύτερο οργανικό μόριο όπως το τετραϋδροφουράνιο. Σε τέτοιες περιπτώσεις, οι δεσμοί υδρογόνου οικοδεσπότη-φιλοξενούμενου έχουν ως αποτέλεσμα τον σχηματισμό ελαττωμάτων Bjerrum τύπου L στο πλέγμα έγκλεισης.

Σταθερότητα

Η σταθερότητα των ένυδρων ουσιών καθορίζεται γενικά από τη φύση των ενώσεων, τη θερμοκρασία τους και τη σχετική υγρασία (εάν εκτίθενται στον αέρα).

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Πολυμέσα σχετικά με το θέμα Hydrates στο Wikimedia Commons