Anyagmérleg - kálium-oxalát (kémia)?

Vannak olyan vegyületek, amik kristályszerkezetükben tartalmaznak vizet, és ezt az összegképletben szorzással szokták jelölni, ezért írja a wiki, hogy K2C2O4*H2O, de ettől még a két hidrogén és az oxigén nem része a vegyületnek magának, csak a kristályrácsnak, tehát a kálium-oxalát továbbra is K2C2O4.

A reakcióegyenlet amit felírtál, helyes, de a wiki kálium-karbonáttal reagáltatta az oxálsavat, tehát a reakcióegyenlet:

HOOC-COOH + K2CO3 --> K(+)(-)OOC-COO(-)K(+) + CO2 + H2O

Ezt úgy is írhatnám, hogy H2C2O4-ből lesz K2C2O4. Tehát egyszerűen arról van szó, hogy a K helyet cserél a H-val, és H2CO3 keletkezik, de az instabil és elbomlik szén-dioxidra és vízre. Utána ha ezt egy vizes oldatból kikristályosítjuk, akkor minden kálium-oxalát molekula megköt egy vizet és úgy kristályosodik, de ettől még a molekulában továbbra is 4 oxigén van, vagyis nem kell elhagyni semmilyen atomot.

Végül, attól, hogy egy vegyületben OH van, az még nem biztos hogy bázis, csak akkor, ha le is tudja adni azt az OH-t. A nátrium-hidroxid azért bázis, mert vízben Na(+) és OH(-) ionokra esik, de ugyanez egy karbonsavra nem igaz. Olyan nincs hogy R-COOH vízben R-CO(+)ra és OH(-)ra bomlik. Itt arról van szó, hogy az OH csoport protonleadásra képes, vagyis csak a H adódik le, nem az egész OH csoport, vagyis R-COO(-) és H(+) keletkezik, ami savas viselkedésre utal. Ha még több példa kell, keress rá a kénsav vagy a salétromsav szerkezetére, abban is OH csoportok vannak a kén/nitrogén atomon, mégsem bázikusak.

Azért a higroszkóposság nem teljesen ugyanaz mint a vízzel való kristályosodás. A higroszkópos anyag csak annyit jelent, hogy vizet köt meg mondjuk a levegőből. Ennek több oka lehet, például hogy reagál vele, de való igaz, hogy a kristályvíz szerkezet kialakulása is okozhat higroszkóposságot. Például a réz-szulfát, ha vizes oldatból kristályosítjuk, 5 vízzel kristályosodik (CuSO4*5H2O), és ez kék színű. Ha ezt hevítjük, a kristályvíztartalom elpárolog, és egy fehér szilárd por, CuSO4 marad vissza. Ha ezt levegőn állni hagyjuk, akkor újra köt meg vizet a levegőből, és a por felülete bekékül, ami egy altípusa a higroszkóposságnak, de nem teljesen ugyanaz a kettő. A foszfor-pentoxid (P2O5) például más miatt higroszkópos, mégpedig mert reakcióba lép a levegő nedvességtartalmával és foszforsavat képez.

Na de hogy válaszoljak is a kérdésedre, azt nem igazán lehet tudni előre hogy milyen vegyület fog vízzel együtt kristályosodni és melyik nem. Azt sem lehet tudni, hogy hány db vízzel kristályosodik az anyag. Ennek a dolognak geometriai okai vannak, nagyjából úgy lehetne magyarázni, hogy hány víz kell ahhoz, hogy a rácspontokban lévő részecskék szép, rendezett, kedvező helyzetben tudjanak ülni. De ezt ránézésre nem lehet tudni egy anyagról sem. Erre igazából semmilyen anyagszerkezeti, fizikai vagy kémiai tulajdonság nem utal. Ha az ember krisztallográfus, akkor biztos tanul valami módszert amivel ezt jósolni lehet, hogy egy vegyület fog-e vízzel kristályosodni és miért, de egy átlag vegyész erről nem tud semmit, ez csak egy tulajdonsága az adott anyagnak amit meg kell tanulni.

"És a túltelített oldatokból visszamaradó kristály vagy csapadék MINDIG fog tartalmazni hidrátburok elrendezéshez hasonló vizet vagy ha nem víz volt az oldószer akkor szolvátburok térszerkezetűhőz hasonló, dipol elven kikristályosodó szilárddá vált lötyit?"

Nem, nem mindig. Csak akkor, ha szeret vízzel kristályosodni az anyag. Nem minden só ilyen, mert nem minden anyag kristályszerkezetébe fér bele a víz. Vannak sók, akik köszönik szépen, tökéletes rácsot tudnak alkotni víz nélkül is. Másrészt, a vízen kívül a többi oldószer nem hajlamos erre, ha nem víz az oldószered, akkor nem kell számítani az oldószer megjelenésére a kristályban.

"Jól gondolom, hogy úgy kell kiszámolni hogy hány molekula vizet köt meg az adott vegyület, hogy amelyik atom körül kialakul a vízzel való dipólus, annak veszem az atomsugárból magát az atom kerületét, és azt elosztom az ellentétes pólusú azom sugarának a kerületével?"

Sajnos ez nem ilyen egyszerű. Nincs az a számolás, okoskodás, megfigyelés, anyagismeret, amivel ezt meg lehet mondani.

"És mitől függ, hogy melyik vegyület köti meg a levegő nedvességtartalmát, ha a vízzel való kikristályosodást már nem lehet kitalálni?"

Itt viszont van pár dolog ami erre utal. 1: ha egy anyag könnyen, gyorsan, hevesen reagál szobahőn, normál körülmények között vízzel, akkor a levegő nedvességtartalmából is összeszedi magának a vizet, de ez kémiai megkötés, vagyis egy reakció fog lejátszódni és új anyag keletkezik a víz megkötése után, ilyen volt a P2O5 is. 2: ha egy anyag imád elegyedni vízzel, akkor is "beleoldódik" a levegő víztartalma az adott anyagba. Ekkor kémiai reakció nem történik, csak elegyedés. Ilyen például a tömény kénsav, a kismolekulás alkoholok (pl. metanol, etanol), a piridin, az aceton stb. Ha egy anyag korlátlanul elegyedik vízzel, akkor nagy valószínűséggel a 100%-os tisztaságú verziója higroszkópos lesz. 3: kristályvízzel kristályosodó sók, ez az amit az előbb is leírtam: ha egy ilyen anyagot kihevítünk, akkor elveszti a kristály a vízmolekuláit, de idővel újra felveszi őket a levegőből (persze ettől még szilárd marad, csak átrendeződik a kristályrács egy kedvezőbb formába, ami ezúttal már víztartalmú lesz).