Hydratation
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Unter Hydratation oder Hydration, versteht man
- die Anlagerung von Wassermolekülen an gelöste Ionen. Dadurch entsteht eine Hydrathülle (auch als Hydrat-Sphäre bezeichnet).
- die Anlagerung von Wassermolekülen an polare Neutralmoleküle, insbesondere wenn Wasserstoffbrückenbindungen gebildet werden können
- die Anlagerung von Wassermolekülen in Festkörper (Mineralien) als Kristallwasser
Der Begriff ist nicht zu verwechseln mit der Hydratisierung, bei der eine chemische Reaktion von Wasser an einem Substrat stattfindet und der Hydrierung, welche die Addition von Wasserstoff beschreibt.
[Bearbeiten] Anlagerung von Wassermolekülen an Ionen in Lösungen
Die bei der Hydratation entstehenden Produkte heißen Hydrate. In anderen Lösungsmitteln, z. B. Ammoniak, treten ähnliche Effekte auf, die allgemein Solvatisierung genannt werden.
Die Hydratation erfolgt aufgrund der elektrostatischen Kräfte zwischen den geladenen Ionen und den Wasser-Dipolen (Ion-Dipol-Wechselwirkung). Unter Ausbildung von Wasserstoffbrücken zu der ersten Hydrathülle können sich weitere Wassermoleküle anlagern und so eine weitere Hydrat-Sphäre bilden.
Als Maß für die Neigung der Ionen, sich mit Wassermolekülen zu verbinden, dient die Hydrationsenergie. Dies ist die Energie, die erforderlich ist, um die Ionen aus der wässrigen Lösung in das Vakuum zu bringen.
Die Anzahl der gebundenen Wassermoleküle und die Stärke der Bindung hängen von der Größe und der Ladung der Ionen ab. Bei gleicher Ladung bauen die kleineren Ionen eine größere Hydrathülle auf als die größeren. Durch ein "aq" am Ion markiert man, dass das Ion hydratisiert vorliegt:
Bei kleinen und/oder mehrfach geladenen Kationen können die gebundenen Wassermoleküle Protonen abgeben, man spricht von Kationsäuren (siehe Lewis-Säuren). Aus Lösungen, die Kationsäuren enthalten, kann das Lösungsmittel Wasser unter Umständen nicht entfernt werden:
Anionen sind im Allgemeinen wesentlich größer als Kationen und damit auch schwächer hydratisiert.
