Hidratar

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 fueron etiquetados antes de que se entendiera su estructura química.

Naturaleza química

Química inorgánica

Los hidratos son sales inorgánicas "que contienen moléculas de agua combinadas en una proporción definida como parte integral del cristal" que están unidos 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 deuterado en lugar de hidrato.

Anhydrous cobalto (II) cloruro CoCl2 (azul)	Cobalto(II) cloruro hexahydrate CoCl2·6H2O (pink)

Un ejemplo colorido es el cloruro de cobalto (II), que cambia de azul a rojo al hidratarse y, por lo tanto, puede usarse como indicador de agua.

La notación "compuesto hidratado⋅nH₂O", donde n es el número de moléculas de agua por unidad de fórmula de la sal, se usa comúnmente para mostrar que un la sal se hidrata. El 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. Prefijos numéricos en su mayoría de origen griego son:

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 anhidra. Algunos compuestos anhidros se hidratan tan fácilmente que se dice que son higroscópicos y se utilizan como agentes secantes o desecantes.

Química orgánica

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". Por ejemplo: etanol, CH₃−CH₂−OH, es el producto de la reacción de hidratación del eteno, CH₂=CH₂, formado por la adición de H a un C y OH al otro C, por lo que puede considerarse como el hidrato de eteno. Una molécula de agua puede ser eliminada, por ejemplo, por la acción del ácido sulfúrico. Otro ejemplo es el hidrato de cloral, CCl₃−CH(OH) ₂, que puede formarse por reacción del agua con cloral, CCl₃−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 proteína suelen tener hasta un 50% de contenido de agua.

Las moléculas también se etiquetan como hidratos por razones históricas no cubiertas anteriormente. Glucosa, C₆H₁₂O₆, se pensó originalmente como C_6(H2O)6 y se describe 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 se puede cambiar 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 lo tanto su biodisponibilidad.

Hidratos de clatrato

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 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 a menudo se forman cuando el huésped 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 de tipo L en la red de clatratos.

Estabilidad

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).