Hydratationseffekt
Wir werden ihn in Kürze checken und bearbeiten.
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Definition
Der Hydratationseffekt, auch einfach Hydratation oder Hydration, bezeichnet das Umhüllen von Ionen durch Wassermoleküle, wodurch eine Hydrathülle gebildet wird.
Diesen Prozess nennt man auch Aquatisierung, ist das Lösungsmittel nicht Wasser beim selben Effekt, kann der allgemeinere Begriff Solvatation verwendet werden.
Mechanismus
Wird ein Salz in Wasser gelöst, gehen die Ionen frei in Lösung über, man sagt sie werden aquatisiert. Durch ihre Ladung und die polare Natur von Wasser bzw. eines Lösungsmittels im Allgemeinen, entstehen elektrostatische Kräfte.
Im Fall von Anionen wird durch die negative Ladung die positiv geladenere Seite der Lösungsmittelmoleküle (bei Wasser die der Wasserstoffatome) angezogen. Dadurch wird das Anion von den Molekülen umhüllt, mit dem partiell negativ geladenen Teil nach außen.
Bei Kationen verhält es sich natürlich umgekehrt, die umhüllenden Moleküle drehen den negativen Teil nach innen.
Die Anzahl der umgebenden Lösungsmittelmoleküle wird durch die sterische Struktur des Ions, seine Ladung und Größe maßgeblich bestimmt.
Bedeutung
Wichtig ist der Effekt, da bei der Solvatation bzw. Hydratation die sogenannte Solvatisierungsenergie freigesetzt wird. Ist diese größer als die Gitterenergie, die notwendig ist, das Salz aus seinen Gitter zu lösen, ist das Lösen des Salzes exotherm. Diesen Effekt machen sich etwa Handwärmer zunutze.
Sonderformen
Auf ähnliche Weise können auch nicht geladene, polare Stoffe gelöst werden.
Eine ganz besondere Form stellen solvatisierte Elektronen dar. Hierbei bildet sich die Hydrathülle nicht um ein Ion als Ladungsträger, sondern um ein einzelnes Elektron selbst. Diese besondere Konfiguration verändert quantenmechanische Energienieveaus und führt zu Lichtabsorption und so zu intensiver Blaufärbung. Diese werden als starkes Reduktionsmittel in der Birch-Reduktion verwendet.