En química , un hidrato es una sustancia que contiene agua o sus elementos constituyentes. El estado químico del agua varía ampliamente entre las diferentes clases de hidratos, algunos de los cuales estaban etiquetados así antes de que se comprendiera su estructura química.
Los hidratos son sales inorgánicas "que contienen moléculas de agua combinadas en una proporción definida como parte integral del cristal " [1] que están unidas a un centro metálico o que han cristalizado con el complejo metálico. También se dice que tales hidratos contienen agua de cristalización o agua de hidratación . Si el agua es agua pesada en la que el hidrógeno constituyente es el isótopo deuterio , entonces se puede utilizar el término deuterato en lugar de hidrato . [2] [3]
Un ejemplo colorido es el cloruro de cobalto (II) , que cambia de azul a rojo al hidratarse y, por tanto, puede utilizarse como indicador de agua.
La notación " compuesto hidratado ⋅ n H 2 O ", donde n es el número de moléculas de agua por unidad fórmula de la sal, se usa comúnmente para mostrar que una sal está hidratada. La n suele ser un número entero bajo , aunque es posible que se produzcan valores fraccionarios. Por ejemplo, en un monohidrato n = 1, y en un hexahidrato n = 6. Los prefijos numéricos en su mayoría de origen griego son: [4]
Un hidrato que ha perdido agua se denomina anhídrido ; El agua restante, si queda, sólo se puede eliminar con un calentamiento muy fuerte. Una sustancia que no contiene agua se denomina anhidra . Algunos compuestos anhidros se hidratan tan fácilmente que se dice que son higroscópicos y se utilizan como agentes secantes o desecantes .
En química orgánica, un hidrato es un compuesto formado por hidratación, es decir, "adición de agua o de los elementos del agua (es decir, H y OH) a una entidad molecular". [5] Por ejemplo: el etanol , CH 3 −CH 2 −OH , es el producto de la reacción de hidratación del eteno , CH 2 =CH 2 , formado por la adición de H a un C y OH al otro C, y así puede considerarse como el hidrato de eteno. Una molécula de agua puede eliminarse, por ejemplo, mediante la acción del ácido sulfúrico . Otro ejemplo es el hidrato de cloral , CCl 3 −CH(OH) 2 , que puede formarse mediante la reacción de agua con cloral , CCl 3 −CH=O .
Muchas moléculas orgánicas, así como moléculas inorgánicas, forman cristales que incorporan agua a la estructura cristalina sin alteración química de la molécula orgánica ( agua de cristalización ). El azúcar trehalosa , por ejemplo, existe tanto en forma anhidra ( punto de fusión 203 °C) como dihidrato (punto de fusión 97 °C). Los cristales de proteínas suelen tener hasta un 50% de contenido de agua.
Las moléculas también se etiquetan como hidratos por razones históricas que no se tratan anteriormente. La glucosa , C 6 H 12 O 6 , se pensó originalmente como C 6 (H 2 O) 6 y se describió como un carbohidrato .
La formación de hidratos es común para los ingredientes activos . Muchos procesos de fabricación brindan la oportunidad de que se formen hidratos y el estado de hidratación puede cambiarse con la humedad ambiental y el tiempo. El estado de hidratación de un ingrediente farmacéutico activo puede afectar significativamente la solubilidad y velocidad de disolución y por tanto su biodisponibilidad . [6]
Los hidratos de clatrato (también conocidos como hidratos de gas, clatratos de gas, etc.) son hielo de agua con moléculas de gas atrapadas en su interior; son una forma de clatrato . Un ejemplo importante es el hidrato de metano (también conocido como hidrato de gas, clatrato de metano, etc.).
Las moléculas no polares como el metano pueden formar hidratos de clatrato con agua, especialmente a alta presión. Aunque no existen enlaces de hidrógeno entre el agua y las moléculas invitadas cuando el metano es la molécula invitada del clatrato, a menudo se forman enlaces de hidrógeno huésped-huésped cuando la invitada es una molécula orgánica más grande, como el tetrahidrofurano . En tales casos, los enlaces de hidrógeno huésped-huésped dan como resultado la formación de defectos de Bjerrum tipo L en la red de clatrato. [7] [8]
La estabilidad de los hidratos generalmente está determinada por la naturaleza de los compuestos, su temperatura y la humedad relativa (si están expuestos al aire).