Hydrate, tout composé contenant de l'eau sous forme de molécules H 2 O, généralement, mais pas toujours, avec une teneur définie en poids d'eau. Les hydrates les plus connus sont les solides cristallins qui perdent leurs structures fondamentales lors de l'élimination de l'eau liée. Les exceptions sont les zéolithes (minéraux de silicate d'aluminium ou leurs analogues synthétiques qui contiennent de l'eau en quantités indéfinies) ainsi que des minéraux argileux similaires, certaines argiles et oxydes métalliques, qui ont des proportions variables d'eau sous leurs formes hydratées; les zéolithes perdent et regagnent l'eau de façon réversible avec peu ou pas de changement de structure.
Les substances qui absorbent spontanément l'eau de l'air pour former des hydrates sont appelées hygroscopiques ou déliquescentes, tandis que les hydrates qui perdent ce qu'on appelle de l'eau d'hydratation ou de l'eau de cristallisation pour former les substances non hydratées (anhydres) sont appelés efflorescents. Dans de nombreux cas, l'absorption et la perte d'eau (par chauffage, diminution de la pression ou d'autres moyens) sont des processus réversibles, parfois accompagnés de changements de couleur. Par exemple, le vitriol bleu ou le sulfate de cuivre pentahydraté (CuSO 4 ∙ 5H 2 O) est bleu, le sulfate de cuivre trihydraté (CuSO 4 ∙ 3H 2 O) est bleu et le sulfate de cuivre anhydre (CuSO 4) est blanc.
D'autres exemples d'hydrates sont le sel de Glauber (sulfate de sodium décahydraté, Na 2 SO 4 ∙ 10H 2 O); soude lavante (carbonate de sodium décahydraté, Na 2 CO 3 ∙ 10 H 2 O); borax (tétraborate de sodium décahydraté, Na 2 B 4 O 7 ∙ 10H 2 O); les sulfates appelés vitriols (par exemple, sel d'Epsom, MgSO 4 ∙ 7H 2 O); et les sels doubles appelés collectivement aluns (M + 2 SO 4 ∙ M +3 2 (SO 4) 3 ∙ 24H 2 O, où M + est un cation monopositif, tel que K + ou NH4 +, et M 3+ est un cation tripositif, tel que Al 3+ ou Cr 3+).
Dans de nombreux cas, les hydrates sont des composés de coordination. CuSO 4 ∙ 5H 2 O est en fait [Cu (H 2 O) 4] SO 4 ∙ 4H 2 O; quatre molécules d'eau d'hydratation sont coordonnées à l'ion cuivre, tandis que la cinquième molécule d'eau est liée à l'ion sulfate, probablement par liaison hydrogène. De même, MgSO 4 ∙ 7H 2 O est en fait [Mg (H 2 O) 6] SO 4 ∙ 4H 2 O. Des études de diffraction des rayons X ont montré que le sulfate de béryllium hydraté (BeSO 4 ∙ 4H 2 O) et le nitrate de béryllium hydraté (Be (NO 3) 2 ∙ 4H 2 O) contiennent tous deux l'ion complexe tétraédrique [Be (H 2 O) 4] 4+.
Un certain nombre de gaz - notamment les gaz nobles et les gaz d'hydrocarbures simples tels que le méthane, l'éthane, le propane et l'acétylène, ainsi que le chlore et le dioxyde de carbone - forment des hydrates cristallins appelés composés de clathrate à des températures et des pressions relativement basses. Les cristaux de clathrate ont une structure dans laquelle les molécules d'eau forment une charpente faiblement tenue entourant la molécule de gaz. Les hydrates de méthane se trouvent en grande quantité sous le plancher océanique et le pergélisol terrestre. On pense qu'il y a plus de carburant dans les hydrates de méthane sous-marins que dans les réserves mondiales de charbon, de gaz naturel et de pétrole. On craint également que le changement climatique puisse entraîner la décomposition des hydrates de méthane et libérer leur méthane, ce qui aggraverait le problème du changement climatique, car le méthane est un gaz à effet de serre plus efficace que le dioxyde de carbone.
