Água de cristalização

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Água de cristalização é água que ocorre em cristais mas não é ligada covalentemente a molécula ou íon "hospedeiro". O termo é arcaico e anterior a moderna química inorgânica estrutural, de uma época em que as relações entre estequiometria e estrutura eram pouco entendidas. No entanto, o conceito é amplo e quando empregado precisamente o termo pode ser útil. Quando cristalizados a partir de água ou outros solventes, muitos compostos incorporam moléculas de água em suas grades cristalinas. Frequentemente, de fato, os casos específicos não podem ser cristalizados na ausência de água, mesmo que nenhuma ligação forte entre moléculas de água "hóspedes" possa ser evidente.

Classicamente, "água de cristalização" refere-se a água que é encontrada em uma grade cristalina de um complexo metálico mas que não é diretamente ligada ao íon metálico. Obviamente a "água de cristalização" é ligada ou interage com "alguns" outros átomos e íons ou não seria incluído na estrutura cristalina. Considere-se o caso do cloreto de níquel (II) hexaidrato. Este espécime tem a fórmula NiCl₂(H₂O)₆. Exame desta estrutura molecular revela que o cristal consiste de subunidades [trans-NiCl₂(H₂O)₄] que são ligadas por ligação de hidrogênio a cada outra ou duas outras moléculas isoladas de H₂O. Então 1/3 das moléculas de água no cristal não são diretamente ligadas ao Ni²⁺, e esta pode ser denominada "água de cristalização".

Comparadas a sais inorgânicos, as proteínas cristalizam com quantidades anormalmente grandes de água na estrutura cristalina. Um conteúdo de água de 50 % não é incomum. O extenso "escudo" de hidratação é o que em cristalografia de proteínas se discute que na conformação do cristais não seja muito distante do que seja a conformação em solução.

Exemplos adicionais

Um sal com água de cristalização associada é conhecido como um hidrato. A estrutura dos hidratos pode ser bastante elaborada, por causa da existência de ligações de hidrogênio que definem estruturas poliméricas. Historicamente, as estruturas de muitos hidratos eram desconhecidas, e o ponto na fórmula de um hidrato foi empregado para especificar a composição sem indicar como a água é limitada. Exemplos:

CuSO₄•5H₂O - sulfato de cobre (II) pentaidrato
CoI₂•6H₂O - iodeto de cobalto (II) hexaidrato
SnCl₂•2H₂O - cloreto de estanho (II) di-hidrato

Desde a segunda metade do século XX, as estruturas dos hidratos mais comuns tem sido determinados por cristalografia, então o formalismo do ponto na grafia da fórmula tem tido crescentemente obsoleto. Outra razão para o uso do ponto é a simplicidade. Para muitos sais, a ligação exata da água não é importante porque as moléculas de água tornam-se lábeis sob dissolução. Por exemplo, uma solução de aquosa preparada a partir de CuSO₄•5H₂O e CuSO₄ anidro comportam-se identicamente. Entretanto, o conhecimento do grau de hidratação é importante somente para determinação da massa equivalente: um mol de CuSO₄•5H₂O pesa mais que um mol de CuSO₄, evidentemente. Em alguns casos, o grau de hidratação pode ser crítico para o resultado das propriedades químicas. Por exemplo, RhCl₃ anidro não é solúvel em água e é relativamente inútil em química de organometálicos aonde RhCl₃•3H₂O é versátil. Similarmente, AlCl₃ hidratado é um pobre ácido de Lewis e então é inativo como um catalisador das reações de Friedel-Crafts. Amostras de AlCl₃, portanto, devem ser protegidas da umidade atmosférica para prevenir a formação de hidratos.

Cristais do anteriormente mencionado sulfato de cobre hidratado consistem de centros [Cu(H₂O)₄]²⁺ ligados a íons SO₄^2-. O cobre é cercado por seis átomos de oxigênio, providos por dois grupos distintos sulfato e por quatro moléculas de água. Uma quinta água reside noutra parte da estrutura mas não se liga diretamente ao cobre. O iodeto de cobalto mencionado acima ocorre como [Co(H₂O)₆]²⁺ e I^-. No cloreto de estanho, cada Sn(II) central é piramidal (medindo o ângulo O/Cl-Sn-O/Cl 83°) sendo ligado a dois íons cloreto e uma molécula de água. A segunda água na fórmula unitária é ligada por ligação de hidrogênio ao cloreto e a molécula de água coordenada. A água de cristalização é estabilizada por atrações eletrostáticas, consequentemente hidratos são comuns para sais que contém cátions +2 e +3 assim como ânions -2. Em alguns casos, a maior parte da massa de um composto pode dever-se a água. O sal de Glauber, um sólido branco cristalino de fórmula Na₂SO₄(H₂O)₁₀ é mais de 50% em peso.

Dessecação

Alguns compostos anidros são hidratados tão facilmente que são ditos serem higroscópicos e são usados como agentes de secagem ou dessecantes. Agentes comuns de secagem incluem CaCl₂ e Na₂SO₄.

Ver também