水分補給

化学において、水和物とは、水またはその構成元素を含む物質のことです。水の化学的状態は、水和物のクラスによって大きく異なります。水和物の中には、化学構造が解明される前からそのように分類されていたものもあります。

水和物は、金属中心に結合しているか、金属錯体とともに結晶化した「結晶の不可欠な部分として特定の比率で結合した水分子を含む」無機塩です。 ^{[1]このような水和物は、}結晶水または水和水を含むとも言われます。水が重水であり、その構成水素が同位体重 水素である場合、水和物の代わりに重水素酸塩という用語が使用されることがあります。^{[2] [3]}

色鮮やかな例としては塩化コバルト(II)があり、これは水和すると青から赤に変わるため、水分指示薬として使用できます。

「水和化合物⋅ n H ₂ O」という表記は、塩が水和していることを示すためによく使用されます。ここで、 nは塩の化学式単位あたりの水分子の数です。nは通常は小さな整数ですが、小数値が発生することもあります。たとえば、一水和物では n  = 1、六水和物では n  = 6です。数字の接頭辞のほとんどはギリシャ語に由来しています。^[4]

水分を失った水和物は無水物と呼ばれ、残っている水は、もし存在する場合、非常に強い加熱によってのみ除去できます。水をまったく含まない物質は無水物と呼ばれます。一部の無水化合物は非常に簡単に水和するため、吸湿性があると言われ、乾燥剤や乾燥剤として使用されます。

有機化学において、水和物とは水和、すなわち「分子実体への水または水の元素（すなわちHおよびOH）の付加」によって形成される化合物である。^[5]たとえば、エタノール、CH ₃ −CH ₂ −OHは、エチレン、CH ₂ =CH ₂の水和反応の生成物であり、1つのCにHが、もう1つのCにOHが付加することによって形成されるため、エチレンの水和物と見なすことができます。水分子は、たとえば硫酸の作用によって除去される場合があります。別の例はクロラール水和物、CCl ₃ −CH(OH) _2で、これは水とクロラール、CCl ₃ −CH=Oの反応によって形成されます。

多くの有機分子や無機分子は、有機分子の化学的変化なしに結晶構造に水を取り込んだ結晶を形成します (結晶水)。たとえば、糖類トレハロースは、無水形態 (融点203 °C) と二水和物 (融点 97 °C) の両方で存在します。タンパク質結晶は、通常、50% もの水分を含みます。

分子は、上記で説明されていない歴史的な理由により、水和物として分類されることもあります。グルコース( C ₆ H ₁₂ O ₆ ) は、もともとC ₆ (H ₂ O) ₆であると考えられており、炭水化物として説明されていました。

水和物の形成は有効成分にとって一般的なことです。多くの製造工程で水和物が形成される機会があり、水和状態は環境湿度と時間によって変化する可能性があります。医薬品有効成分の水和状態は溶解度と溶解速度に大きく影響し、したがって生物学的利用能にも影響します。^[6]

クラスレート水和物（ガスハイドレート、ガスクラスレートなどとも呼ばれる）は、内部にガス分子が閉じ込められた水氷であり、クラスレートの一種です。重要な例としては、 メタンハイドレート（ガスハイドレート、メタンクラスレートなどとも呼ばれる）があります。

メタンなどの非極性分子は、特に高圧下では水とクラスレート水和物を形成することができる。メタンがクラスレートのゲスト分子である場合、水とゲスト分子の間には水素結合はないが、ゲストがテトラヒドロフランなどのより大きな有機分子である場合、ゲスト-ホスト水素結合がしばしば形成される。このような場合、ゲスト-ホスト水素結合により、クラスレート格子にL型ビェルム欠陥が形成される。 ^{[7] [8]}

水和物の安定性は、一般的に化合物の性質、温度、相対湿度（空気にさらされている場合）によって決まります。