ГИДРАТАЦИЯ

Перейти к: навигация, поиск

ГИДРАТАЦИЯ в растворах (греч, hydor вода) — процесс присоединения молекул воды к молекулам или ионам растворенного вещества.

Понятие «гидратация» относится к водным р-рам; при других растворителях это явление называют сольватацией (см.). Процесс, обратный Г. или сольватации, называют соответственно дегидратацией или де-сольватацией. Г. является важным условием растворения веществ и устойчивости их в растворе, в частности стабильности р-ров белковых и других биополимеров. Г. обусловливает набухание (см.) полимеров в водных средах, играет большую роль в проницаемости клеточных мембран, в водно-солевом обмене и т. д.

Особенно склонны к Г. ионы. Их Г. обусловлена ориентацией дипольным молекул воды в электрическом поле иона, а Г. полярных неэлектролитов — их ориентацией за счет взаимодействия диполей и образования водородных связей.

Упорядоченное расположение молекул растворителя вокруг ионов или полярных групп атомов в молекуле растворенного вещества позволяет говорить об образовании ими гидратных слоев или оболочек. Молекулы воды в гидратном слое остаются химически почти неизменными. Этим Г. отличается от других хим. взаимодействий в р-рах, напр, от гидролиза (см.). Однако в гидратном слое изменяются многие физ. свойства воды: давление пара, диэлектрическая проницаемость, сжимаемость, растворяющая способность и др. Г. сопровождается выделением тепла и понижением энтропии растворителя благодаря упорядоченному расположению молекул воды в гидратном слое (см. Термодинамика).

Гидратная оболочка в основном удерживается электростатическими силами притяжения, причем полярные группы могут образовывать с молекулами воды водородные связи. Наиболее прочно связаны с ионами или полярными группами в молекулах растворенного вещества те молекулы воды, которые сосредоточены в первом молекулярном слое; энергия связи у молекул второго слоя значительно ниже; в третьем она уже ничтожно мала.

В результате Г. ионов часто образуются координационные соединения. Напр., Г. иона Cu2+ в водных р-рах происходит так, что четыре молекулы воды распределяются симметрично вокруг Cu2+, образуя плоскую фигуру. Гидратированный ион меди Cu2+-4H2O придает р-ру характерную голубую окраску. Образование гидратов (сольватов) лежит в основе теории растворов Д. И. Менделеева (см. Растворы).

Наиболее прочно связанная гидратная вода может при кристаллизации растворенного вещества из р-ров входить в состав его кристаллов (кристаллизационная вода), образуя кристаллогидраты (см.), напр. CuSO4-5H2O, которые по существу являются комплексными соединениями (см.).

Степень Г. различных ионов и молекул неодинакова и зависит от размеров частиц и величины их заряда. Чем больше заряд и меньше размеры иона, т. е. выше удельная плотность заряда, тем больше степень Г. Ион L+ гидратирован больше, т. к. удельная плотность заряда у него выше, чем у ионов К+. Недиссоциированные молекулы также в той или иной степени гидратированы, их гидратная оболочка возникает только вокруг полярных групп и потому может быть не сплошной.

Г. ионов в р-ре влияет на их подвижность, причем зависимость обратно пропорциональная.


Библиография: Думанский А. В. Лиофильноеть дисперсных систем, Киев, 1960; Йиргенсонс Б. Природные органические макромолекулы, пер. с англ., М., 1965; Карякин А. В. и К р и в e н-ц о в а Г. А. Состояние воды в органических и неорганических соединениях, М., 1973, библиогр.

Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание

Рекомендуемые статьи