Demonstration:
När man värmer på kristalliserat kopparsulfat försvinner den blåa färgen.
Det beror på att vattenmolekylerna runt kopparjonerna avdunstar:
CuSO4·5H2O(s) → CuSO4(s) + 5H2O(g)
Runt varje kopparjon sitter (i det fasta saltet) 5 vattenmolekyler.
- Kopparjonerna är hydratiserade.
- Vattenmolekylerna i CuSO4·5H2O kallas kristallvatten.
- Vattenmolekylerna binds till kopparjonerna med jon-dipol-bindningar.
- Den negativt laddade syreatomen i vattenmolekylen är "vänd" in mot den positivt laddade kopparjonen.
Vid upphettning av kristalliserat kopparsulfat bildas vitt, vattenfritt kopparsulfat.
Hur kan man visa hur många kristallvatten som finns i kristalliserat kopparsulfat
Vi väger upp 0,1876 g kristalliserat kopparsulfat, CuSO4 · xH2O(s), och värmer på det (se bilden ovan). Följande reaktion sker då:
CuSO4 · xH2O(s) → CuSO4(s) + xH2O(g)
För varje kristalliserat kopparsulfat som värms upp (på vänster sida om pilen) bildas det 1 enhet vattenfritt kopparsulfat och \(x\) gånger fler molekyler vatten. Vi vill nu finna \(x\).
Efter uppvärmning finner vi att det är kvar 0,0883 g vattenfritt kopparsulfat, CuSO4(s). Det betyder att \((0,1381 – 0,0883)\mathrm{g} = 0,0498\mathrm{g}\) vatten har avdunstat från den kristalliserade kopparsulfaten, CuSO4 · xH2O(s).
Vi räknar ut substansmängden vatten som har avdunstat:
\[n_{\text{H}_2\text{O}} = \frac {m_{\text{H}_2\text{O}}}{M_{\text{H}_2\text{O}}} = \frac {0,0498\text{g}}{(1,008 \cdot 2 + 16,00)\text{g/mol}} = 0,00276421\text{mol}\hspace{100cm}\]
Och vi räknar ut substansmängden vattenfritt kopparsulfat, CuSO4(s):
\[n_{\text{CuSO}_4} = \frac {m_{\text{CuSO}_4}}{M_{\text{CuSO}_4}} = \frac {0,0883\text{g}}{(63,5 + 32,0 + 16,0 \cdot 4)\text{g/mol}} = 0,000553605\text{mol}\hspace{100cm}\]
Genom att jämföra substansmängden vatten med substansmängden vattenfritt kopparsulfat, kan vi räkna ut hur många fler vattenmolekyler är kopparsulfatenheter som har bildats.
\[\frac {n_{\text{H}_2\text{O}}}{n_{\text{CuSO}_4}} = \frac {0,00276421\text{mol}}{0,000553605\text{mol}} = 4,993107926 \approx 5\hspace{100cm}\]
Det bildas alltså 5 gånger fler vattenmolekyler än kopparsulfatenheter. Alltså måste den kemiska formeln för kristalliserat kopparsulfat vara CuSO4 · 5H2O.
