结晶水(古柏教学)

结晶水：

释一：又称水合水。结晶水是结合在化合物中的水分子，它们并不是液态水。很多晶体含有结晶水.但并不是所有的晶体都含有结晶水。溶质从溶液里结晶析出时，晶体里结合着一定数目的水分子，这样的水分子叫结晶水。在结晶物质中，以化学键力与离子或分子相结合的、数量一定的水分子。例如,从硫酸铜溶液中结晶出来的蓝色晶体,含有5个结晶水,其组成为CuSO4·5H2O。在这种晶体中有4个水分子直接与Cu离子配位（见水合物），另一水分子则与SO娸离子结合。

释二：在晶体物质中与离子或分子结合的一定数量的水分子。又称水合水。例如五水合硫酸铜（分子式CuSO4·5H2O )晶体中就含有5个结晶水。在不同温度和水蒸气压下，一种晶体可以生成含不同结晶水的分子，例如，在逐步升温的条件下，CuSO4·5H2O可以分步失去结晶水，依次转变为CuSO4·3H2O、CuSO4·H2O 、CuSO4 。某些水合物在加热时，可能和所含的结晶水发生水解反应，转变为氧化物或碱式盐。当一种水合物暴露在较干燥的空气中，它会慢慢地失去结晶水，由水合物晶体变成粉末状的无水物，这一过程称为风化。有些无水物在湿度较大的空气中，会自动吸收水分，转变成水合物，这一过程称为潮解。

释三：在矿物晶格中占有确定位置的中性水分子[2]H2O；水分子的数量与该化合物中其他组分之间有一定的比例。如石膏Ca〔SO4〕·2H2O、胆矾Cu〔SO4〕·5H2O、苏打Na2〔CO3〕·10H2O，分别表示其中含有2、5、10分子的结晶水。由于在不同的矿物的晶格中，水分子结合的紧密程度不同，因此结晶水脱离晶格所需的温度也就不同，但一般不超过600℃。通常为100～200℃。当结晶水逸出时，原矿物晶格便被破坏；其他原子可重新组合，形成另一种化合物。

结晶水与配位水的区别

许多物质从水溶液里析出晶体时，晶体里常含有一定数目的水分子，这样的水分子叫做结晶水。含有结晶水的物质叫做结晶水合物。

结晶水合物里的水分子属于结晶水合物化学固定组成的一部分。

水合物含一定量水分子的固体化合物。水合物中的水是以确定的量存在的，例如天水硫酸铜CuSO4的水合物的组成为CuSO4·5H2O。水合物中的水有几种不同的结合方式:一种是作为配体，配位在金属离子上，称为配位结晶水；另一种则结合在阴离子上，称为阴离子结晶水。例如CuSO4·5H2O加热到113℃时，只失去四分子水。只有加热到258℃以上，才能脱去最后一分子水。由此可见，4个水分子是作为配体配位在铜离子上的，即[Cu(H2O)4]2+；另一个水分子则结合在硫酸根上。一般认为，一个水分子通过氢键与中的氧原子相连接的。CuSO4·5H2O按水分子的结合方式，其结构式可写成[Cu(H2O)]4][SO4(H2O)]。许多其他水合硫酸盐晶体如FeSO4·7H2O、NiSO4·7H2O、ZnSO4·7H2O等，均有相同的结合方式。

在过渡金属的水合物中，相同组成的水合物往往由于其中的水分子的结合方式不同而使其性质发生变化。例如无水三氯化铬呈红紫色；其水合物为暗绿色晶体，实验式为CrCl3·6H2O。经实验证明，6个水分子中只有4个水分子和2个氯离子作为配体与铬离子结合在内界〔Cr(H2O)4Cl2]+，不论在晶态或在水溶液中均稳定存在，因此，这种水合物的结构式可写成[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O。如将暗绿色晶体的溶液冷却至0℃以下并通入氯化氢气体，则析出紫色晶体，其结构式为[Cr(H2O)6]Cl3。将紫色晶体的溶液用乙醚处理并通以氯化氢气体，就析出一种淡绿色晶体，其结构式为〔Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O。

水也可以不直接与阳离子或阴离子结合而依一定比例存在于晶体内，在晶格中占据一定的部位。这种结合形式的水称为晶格水，一般含有12个水分子。有些晶形化合物也含水，但无一定比例。例如沸石和其他硅酸盐矿物。一些难溶的金属氢氧化物实际上也是水合物

怎样区分我这个化合物的水分是结晶水还是游离水？

从图谱看，是水合物，不是游离水。

因为游离水会从较低温度一直持续到100度，而图中的失水在80度前就完成了。

游离水是在一定条件下可以干燥掉的，而结合水一般是不容易被干燥掉的。

学化工原理的人应该都知道！

做一个干燥失重实验就知道了！

一定条件说不好是什么条件的，有些化合物普通条件下都可能发生失水。

我一般从两方面解释这个问题，一方面TG（热重）里面从失水速度、温度来说，前后都有明显的平台，快速失重是脱去结晶水的特征；缓慢的失重，平台不明显是吸附的水。另一方面，你的DSC（差热分析）在失结晶水时应该有个比较明显的吸热峰，吸附水没有。游离水会从较低温度一直持续到100度

在配合物的红外光谱图中，结晶水和配位水的峰怎么区分？一般各处在什么位置？

据有关资料显示：配位水的吸收峰一般移向低波数（720-460cm-1），而结晶水则移向高波数（1700-1550cm-1）（仅供参考）。

结晶水和配位水可以通过分段加热看红外波谱峰变化的方法加以确认：一般配位水较低温度（100多度）先失去、然后是结晶水（两百多度甚至更高）。

结晶水一般在3400波数处出峰吧

请教大家如果一个化合物含结晶水,在做质谱的时候结晶水能做出来吗?出来的分子离子峰算结晶水还是没结晶水的?

没有结晶水的

一般情况酸、碱、盐、结晶水等均会在离子化的时候发生分离，因而不会在质谱中出现。

一般情况下是没有的，但是如果结合能力强，可能会出现含结晶水的分子离子峰

请教如何测试晶体中是否含结晶水

热分析或者用水分析仪，但是要知道你的晶体是否能溶在水分析仪的载体溶液里!我只知道这两个办法，最笨的就是做个含量分析！希望大家再说点其他的好办法

TGA-MS联用，加热失重时进行质谱或红外检测，即定性和定量分析；TGA多用于小分子，无机分子的测定；而大分子、有机之类的物质，红外分析比较多。

TGA-MS联用，加热失重时进行质谱或红外检测，即定性和定量分析；TGA多用于小分子，无机分子的测定；而大分子、有机之类的物质，红外分析比较多。

单晶X-ray衍射确实能确定的，我做了很多化合物的单晶，在它们的晶体结构中有几个晶格水，几个配位水，很明了、直接，但是，有一点，你必须培养出适合测定的单晶，这就是限制了单晶X-ray衍射的使用的瓶颈，要不大家都去用它了。单晶大小也不大，一般长宽高均在0.3mm左右即可，晶体要规则，透明。只要有一颗就把问题解决了，你把自己培养的晶体送往有单晶X-ray衍射仪的单位，人家测定好后，就会把结果给你的。目前，能测的据我所知的有：中科院成都有机所，聊城大学、西北大学、福州大学、物质结构研究所等等，好像很多的。希望有所帮助于你。虽然单晶X－ray衍射确实能确定结晶水，但是由于单晶的培养很需要技术，所以并不是很常用。在新药申报中，结晶水的确定通常是用差热（DSC）、热重（TG）、干燥失重和水分测定结合起来判断的。

一、无机化合物的基团振动频率

红外光谱图中的每一个吸收谱带都对应于某化合物的质点或基团振动的形式，而无机化合物在中红外区的吸收，无机化合物红外光谱主要是由阴离子（团）的晶格振动引起的，它的吸收谱带位置与阳离子关系较小，通常当阳离子的原子序数增大时，阴离子团的吸收位置将向低波数方向作微小的位移。因此，在鉴别无机化合物的红外光谱图时，主要着重于阴离子团的振动频率。

1、水的红外光谱

这里的水是指化合物中以不同状态存在的水，在红外光谱图中，表现出的吸收谱带也有差异。

表4—5 不同状态水的红外吸收频率（cm-1）

氢氧化物中无水碱性氢氧化物中OH-的伸缩振动频率都在3550—3720 cm-1范围内，

例如KOH为3678 cm-1，NaOH在3637 cm-1，Mg（HO）2为3698 cm-1，Ca（OH）2为3644 cm-1。两性氢氧化物中OH-的伸缩振动偏小，其上限在3660 cm-1。如Zn(OH)2、Al（OH）3分别为3260和3420 cm-1。