¿Hay alguna razón detrás del número de agua de cristalización?
Por ejemplo, $\ce{LiCl.2H2O}$ tiene dos aguas de cristalización, y $\ce{MgCl2.8H2O}$ tiene 8 aguas de cristalización. ¿Por qué $\ce{LiCl}$ tienen sólo 2 aguas de cristalización y no 8?
Respuestas
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Tom
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11
El agua de cristalización en un cristal de cualquier sal iónica puede asociarse con el tamaño del catión, la magnitud de la carga en él, la tendencia a la coordinación y los enlaces de hidrógeno, su estructura reticular y otros factores relacionados con el anión. Pero en realidad no podemos determinar teóricamente por qué una sal concreta tiene estas aguas de cristalización. Una vez obtenidos estos datos para un conjunto de sales, tratamos de relacionarlos con los factores mencionados e intentamos dar una explicación adecuada que justifique los datos reales en la mayor medida posible. Una explicacion teorica seria muy compleja e implicaria sin duda muchos mas parametros de los que he mencionado para ser exacta en la mayoria de los casos, ni siquiera existe una teoria o formula matematica 100% a prueba de errores que nos permita calcular el agua de cristalizacion de una sal cualquiera.
Rod
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7510
En la solución y luego en el cristal, en el primer ejemplo el Li se convierte en el catión Li+1 con una posición de enlace, y el Cl se convierte en el ion Cl-1, ambos con una sola posición por lo que pueden enlazarse de cualquier forma necesaria en 3D. Sin embargo, un enlace directo entre ellos no creará un cristal, ya que un cristal necesita una cadena continua (uno debe estar abierto al siguiente conjunto) para continuar. Se obtiene un enlace simple Li-Cl, y no cristalización.
Sin embargo, con H2O, el Cl-1 se unirá a un H2O (enlace de hidrógeno), y el otro hidrógeno (en H2O) está disponible para la unión de la cadena de cristal. Por eso se necesitan H2O para crear un cristal. Se obtiene un +H-O-Cl.
El Li+ se enlazaría a un electrón exterior del H2O, y de nuevo terminaría la cadena. De esa manera, sólo tenemos los enlaces de hidrógeno del H2O, y obtenemos una cadena +H-O-H+ con Li unido en el otro hemisferio.
Con H2O regular en cristal como +H-0-H+ con dos enlaces. Eso significa que se obtiene un cristal con cadenas en las esquinas del cubo (8 posiciones).
El H2O en 3D tiene dos enlaces de hidrógeno contribuyentes (protón hacia fuera), y seis electrones exteriores receptores. Eso lleva a tu conclusión de que sería 8H2O.
Sin embargo, el Cl- termina la cadena, el Li+ no. Eso significa que se obtiene una estructura encadenable con sólo 2 H2O donde dos hidrógenos están listos para otros enlaces de hidrógeno:
H+
+H-O-H+ O-H+Cl-
Li+ Hay dos H+ abiertos para el enlace de hidrógeno a lo largo de la cadena cristalina en una estructura limpia de 2H2O:LiCl. Eso hace que este cristal sea posible con esa baja proporción (si se construye en ese entorno) como alcanzable.
Sin embargo, el Mg se convierte en Mg+2 con esas posiciones de enlace en los endcaps. Esto significa que el Mg+2 siempre crea enlaces con dos átomos de H2O en las posiciones H+. Las dos posiciones de enlace no se alinean en relación a las posiciones H+ del H2O (o calcan muy bien como atractivas) como un doble enlace.
Pero, no se puede crear un cristal sin que un H+ en H2O permanezca abierto, por lo que se obtienen dos H2O por cada Mg, lo que da lugar a 4 H2O más por enlaces de hidrógeno.
+H H+
O+Mg+O
+H H+Las posiciones para el Cl- aún terminan la cadena, por lo que se puede insertar ese par en cualquier lugar; se puede tener un cristal que termine con un H+ en el Cl-1, y aún así construir en las otras tres direcciones.
H+
+H H+ O-H+ Cl-
O+Mg+O
+H H+ O-H+ Cl-
H+Sin embargo, el +H se enlaza a otro H2O, por lo que se obtienen 2 direcciones del Mg x 4 enlaces de hidrógeno H2O = 8 H2O necesarios para el segundo cristal. No puede funcionar con sólo 2H2O en la estructura 3D.
Por eso el MgCl2 requiere una proporción de al menos 8 H2O, así que MgCl2:8H2O, no :2H2O.
La principal cualidad del agua para crear cristales es la creación de enlaces de Hidrógeno en dos esquinas diagonales del Cubo estrujado (enlace 104,5 desde ~66 ángulo de inclinación del nucleomagnetismo) en el mismo hemisferio. En AVSC, el electrón de Hidrógeno llena la posición de asentamiento del Oxígeno. Eso deja al Hidrógeno como Protón de asentamiento hacia afuera, lo que puede crear la ubicación para los enlaces de Hidrógeno en ángulos específicos.
