En química , un hidrato es una sustancia que contiene agua o sus elementos constituyentes. El estado químico del agua varía ampliamente entre las distintas clases de hidratos, algunos de los cuales se denominaban 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 estos 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 vira de azul a rojo al hidratarse y, por lo 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 de fórmula de la sal, se utiliza comúnmente para mostrar que una sal está hidratada. La n suele ser un entero bajo , aunque es posible que aparezcan 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 existe, solo se puede eliminar con un calentamiento muy fuerte. Una sustancia que no contiene agua se denomina anhidro . 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 la hidratación, es decir, "la 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 por lo tanto puede considerarse como el hidrato del eteno. Una molécula de agua puede eliminarse, por ejemplo, por la acción del ácido sulfúrico . Otro ejemplo es el hidrato de cloral , CCl 3 −CH(OH) 2 , que puede formarse por reacción del agua con el 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 en forma dihidratada (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 no explicadas anteriormente. La glucosa , C 6 H 12 O 6 , se consideraba originalmente como C 6 (H 2 O) 6 y se describía como un carbohidrato .
La formación de hidratos es común en los ingredientes activos . Muchos procesos de fabricación brindan la oportunidad de que se formen hidratos y el estado de hidratación puede cambiar con la humedad ambiental y el tiempo. El estado de hidratación de un ingrediente farmacéutico activo puede afectar significativamente la solubilidad y la tasa de disolución y, por lo 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 bajo alta presión. Aunque no hay enlaces de hidrógeno entre el agua y las moléculas huésped cuando el metano es la molécula huésped del clatrato, los enlaces de hidrógeno huésped-huésped se forman a menudo cuando el huésped es una molécula orgánica más grande como el tetrahidrofurano . En tales casos, los enlaces de hidrógeno huésped-huésped dan lugar a la formación de defectos de Bjerrum de tipo L en la red del clatrato. [7] [8]
La estabilidad de los hidratos está determinada generalmente por la naturaleza de los compuestos, su temperatura y la humedad relativa (si están expuestos al aire).