Solvatisierung

Solvatisierung oder auch Solvatation findet in meist flüssigen Lösungen statt. Sie basiert auf einer Attraktion oder Assoziation von Molekülen des Lösungsmittels mit Molekülen oder Ionen des gelösten Stoffes. Eine Wechselwirkung der gelösten Teilchen mit dem Lösungsmittel führt zur Stabilisation der gelösten Teilchen in der Lösung. Diese Wechselwirkungskräfte führen auch zu einer geordneten Struktur der Lösungsmittelmoleküle um das Gelöste und man spricht auch von einer Solvathülle um die gelösten Teilchen.

Solvatisierung eines Natriumions durch Wasser

Lösungsmittel und intermolekulare Wechselwirkungen

Solvatation kann prinzipiell durch verschiedene Arten von intermolekularen (bei Ionen auch interatomaren) Wechselwirkungen erfolgen, wie Ion-Dipol-, Dipol-Dipol-, Wasserstoff-Brücken- und Van-der-Waals-Kräfte. Ion-Ion-Wechselwirkungen können in ionischen Lösungsmitteln auftreten.

Besonders gute Lösungsmittel sind polare Lösungsmittel, die aufgrund ihrer molekularen Struktur einen elektrischen Dipol besitzen. Wenn sich z. B. Ionen in einem polaren Lösungsmittel befinden, üben sie aufgrund ihrer elektrischen Ladung Kräfte auf die Lösungsmitteldipole aus. In der Nähe von positiven Ionen (Kationen) richten sich dann in der Regel die Dipole des Lösungsmittels so aus, dass ihr negativer Pol zum Kation hin und ihr positiver Pol vom Kation weg gerichtet ist. In der Nähe von negativen Ionen (Anionen) ist der positive Pol zum Anion hin und der negative Pol vom Anion weg gerichtet.

Im Spezialfall von Wasser bezeichnet man die Solvatation als Hydratation und die Solvathülle als Hydrathülle. Da die Wasserstruktur durch Wasserstoffbrücken dominiert wird, sind die Strukturen der Hydrathüllen um gelöste Ionen oft komplexer als man nach der einfachen Ion-Dipol-Wechselwirkung, wie oben beschrieben und in der Abbildung gezeigt, erwarten würde.

Eine wichtige Informationsquelle bei der experimentellen Untersuchung der Ionen-Solvatation ist die kernmagnetische Relaxation, insbesondere die Relaxation von Atomkernen innerhalb der interessierenden Ionen.

Siehe auch

Quellen
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