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Kristallwasser



Kristallwasser ist die Bezeichnung für Wasser, welches im kristallinen Festkörper gebunden vorkommt. Kristallwasserhaltige Substanzen werden oft auch als Hydrate bezeichnet. So gibt es z.B. kristallwasserfreies Natriumsulfat Na2SO4 und das Dekahydrat (Glaubersalz) mit 10 (lat. deka = zehn) Wassermolekülen pro Formeleinheit Na2SO4. Die Bindung wird durch einen hochgestellten Punkt (manchmal auch ein x) symbolisiert, diese Schreibweise gibt aber keine Auskunft über die Art der Bindung: Na2SO4 .10 H2O.

Die Wassermoleküle können koordinativ an Ionen gebunden sein (Koordinationswasser, z.B. beim Kupfersulfat), als Strukturwasser über Wasserstoffbrückenbindungen an Moleküle gebunden vorliegen, oder - wie bei Zeolithen - nicht am Kristallgitter beteiligt sein. Am vielfältigsten sind die Bindungsverhältnisse des Wassers in Proteinkristallen.

Das Kristallwasser ist meist nur locker gebunden und entweicht beim Erhitzen (technischer Ausdruck: Calcinieren, Brennen), was beim Kupfersulfat zur Entfärbung, bei anderen Substanzen sogar zur Auflösung im eigenen Kristallwasser führen kann. Die kristallwasserfreien Substanzen , (Anhydrat genannt, z.B. Natriumsulfat-Anhydrat, Kupfersulfat-Anhydrat, nicht verwechseln mit Anhydrid!) nehmen Wasser meist begierig wieder auf, und werden daher zum Trocknen von Lösungsmitteln und Gasen benutzt.

Bei der Bildung der Hydrate wird dann Energie in Form von Hydratationswärme frei.

Abgrenzung von Gashydraten

Gashydrate (wie Methaneis), sind eigentlich keine Hydrate, sondern Einschlussverbindungen (Klathrate). Hier sind die Gase in den Struktur-Hohlräumen von kristallinem Wasser eingelagert, man spricht dabei nicht von Kristallwasser, da die Wassermoleküle selber die Struktur erzeugen. Die eingeschlossenen Atome oder Moleküle sind wie in einem Käfig in der Struktur gefangen, daher auch der Name Käfigverbindungen. Beim Schmelzen des Wassers werden die Gase dann wieder freigesetzt.

Ausnutzung in der Technik

Technisch nutzt man das Vermögen des Gipses, das durch Erhitzen (Brennen) teilweise oder ganz verlorene Kristallwasser beim Anrühren mit Wasser wieder aufzunehmen und dabei zu erhärten. Bei Erhitzen des Dihydrats CaSO4.2H2O auf etwa 110ºC entsteht gebrannter Gips (Halbhydrat bzw. Hemihydrat genannt, CaSO4.1/2H2O ), bei 130 -160 ºC Stuckgips (Gemisch aus viel Halbhydrat und wenig Anhydrit ). Anhydrit (mit t) kommt auch als Mineral in Salzlagerstätten vor und besteht aus kristallwasserfreiem Calciumsulfat (CaSO4 ). Eine weitere technische Anwendung ist das Versetzen des Trockenmittels Kieselgel mit Kobaltchlorid, welches im kristallwasserfreien Zustand blau und im kristallwasserhaltigen rosa gefärbt ist, das Kieselgel muss dann durch Erhitzen regeneriert werden.




     
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