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solvat bedeutet, dass a Molekül oder Ion eines gelösten Stoffes bindet mehrere Lösungsmittelmoleküle mehr oder weniger fest. Die Außenseite der Partikel des gelösten Stoffes sieht also so aus, als ob es sich wirklich nur um ein Lösungsmittel handelt. Die Bindung zwischen gelöstem Stoff und Lösungsmittel wird hergestellt durch:
Van-der-Waals-Kräfte
Diese Kräfte treten hauptsächlich zwischen weiteren unpolar Moleküle wie diese vielen in der organische Chemie gefunden werden. Die Kräfte sind schwach und nicht an einen bestimmten Teil des Moleküls gebunden. Normalerweise wird dieser Lösungsweg nicht zur echten Solvatation gezählt.
Komplexbildung
Bei der Komplexbildung kann das Lösungsmittel sowohl die Rolle des Elektronendonors als auch des Elektronenakzeptors übernehmen.
Das Lösungsmittel als Elektronendonordon
Das Hauptbeispiel für diese Form der Solvatation ist Wasser bei Verwendung als Lösungsmittel für Salze, wie z Natriumchlorid. Die positiven Natriumionen haben unbesetzt Orbitale, mit dem die freie Elektronenpaare auf Sauerstoff im Wassermolekül a Komplex kann Formen. Dadurch ähnelt die Außenseite des Metallions Wasser. Aufgrund des größeren Wirkradius des Ions (ion Plus die Moleküle im Wassermantel), die Anziehungskraft auf das Chloridion ist viel geringer geworden: F ~ (1/r2).
Coulomb-Kräfte
- Coulomb-Kräfte wirken hauptsächlich bei der Solvatation der Anionen von Salzen. Diese Ionen sind zwar negativ geladen, aber in der Regel nicht so, dass sie dazu geeignet wären, Lösungsmittelmoleküle über einen Komplex an sich zu binden. Meist polare Lösungsmittel haben oft eine stark positiv geladene Seite im Molekül (bei Wasser die Seite, auf der sich die beiden Wasserstoffatome befinden). Diese positive Seite "klebt" am negativen Ion und gibt ihm auch einen Wassermantel.
- Auch herum Kationen Coulomb-Effekt auftreten: vor allem die kleinen AlkaliionenLi und Nach dem darunter leiden. Neben den komplex gebundenen Wassermolekülen „halten“ sie in einer zweiten Schicht auch eine Reihe von Wassermolekülen. Diese zweite Schicht ist nicht mehr an das Metallion gebunden, aber die negative Seite der Wassermoleküle "klebt" am gepackten, positiven Metallion.
Wasserstoffbrücken
Vor allem im Biochemie Die Solvatation von Wasserstoffbrücken ist eine der Hauptformen der Solvatation. Insbesondere Zucker, selbst reich an -OH-Gruppenund Proteine über die Peptidbindung sind wichtige Beispiele.
Organische Chemie
In dem organische Chemie Geladene Zwischenprodukte werden in einer Vielzahl von Reaktionen verwendet. Dies betrifft sowohl echte Vollionen (z. B. im Wittig-Reaktion) wie bei Partialionen wie im Übergangszustand der Hydroborierung-Oxidation oder in Grignard-Reaktionen. In der nebenstehenden Abbildung ist das solvatisierte Molekül Methylmagnesiumchlorid angezeigt. Das Lösungsmittel ist THF. Die beiden solvatisierenden Moleküle bilden den oberen Teil der Abbildung, die MagnesiumAtom ist das grüne Teilchen im mittleren Teil der Figur. Deutlich zu erkennen ist, dass die Kopplung zwischen den THF-Molekülen und Magnesium über die Sauerstoffatome (rot) des THF erfolgt.
Lösungsmittel, die diese Ionen solvatisieren können, fördern die Reaktionsgeschwindigkeit oft günstig.
Energie
Die Bildung der Solvathülle liefert Energie. Die Energiebilanz einer Auflösungsreaktion besteht daher aus einem Anteil, der der Reaktion zugeführt werden muss (um die Bindung zwischen den Molekülen oder Ionen des gelösten Stoffes aufzubrechen) und der beim Aufbau der Solvatationsschicht freigesetzten Energie. Vor allem beim Lösen Natriumhydroxid oder Schwefelsäure letzterer Beitrag ist deutlich größer als ersterer: Die Lösungen werden heiß (> 60 °C). Beim Lösen Ammoniumchlorid die Solvatation ist deutlich geringer als die Bindungsenergie des Salzes: die Lösung wird kälter. Dass Ammoniumchlorid, obwohl es Energie kostet, mit dem erhöhten Entropie der Lösung relativ zum Feststoff.