Solvatisierung

Grundprinzip der Solvatisierung

Solvatisierung oder Solvatation findet meist in flüssigen Lösungen statt. Dabei ziehen Moleküle des Lösungsmittels die Moleküle oder Ionen eines gelösten Stoffes an und lagern sich an sie an. Diese Wechselwirkung stabilisiert die gelösten Teilchen in der Lösung.

Die Kräfte zwischen Lösungsmittel und gelöstem Stoff ordnen außerdem die Lösungsmittelmoleküle um die gelösten Teilchen. Diese geordnete Umgebung heißt Solvathülle.

Wechselwirkungen und Ausrichtung in polaren Lösungsmitteln

Die Solvatation kann durch unterschiedliche zwischenmolekulare Wechselwirkungen erfolgen: Ion-Dipol-Kräfte, Dipol-Dipol-Kräfte, Wasserstoffbrücken und Van-der-Waals-Kräfte. Bei Ionen können auch interatomare Wechselwirkungen auftreten; in ionischen Lösungsmitteln sind Ion-Ion-Wechselwirkungen möglich.

Besonders gute Lösungsmittel sind polare Lösungsmittel. Ihre Moleküle besitzen einen elektrischen Dipol, also einen positiven und einen negativen Pol. Ionen üben durch ihre elektrische Ladung Kräfte auf diese Dipole aus. In der Nähe eines positiven Ions, eines Kations, richtet sich der negative Pol des Lösungsmittels zum Kation hin; der positive Pol weist vom Kation weg. Bei einem negativen Ion, einem Anion, zeigt dagegen der positive Pol zum Anion und der negative Pol von ihm weg.

Für die experimentelle Untersuchung der Ionen-Solvatation ist die kernmagnetische Relaxation wichtig, insbesondere die Relaxation von Atomkernen innerhalb der untersuchten Ionen.

Hydratation: Solvatisierung durch Wasser

Wenn Wasser das Lösungsmittel ist, heißt die Solvatation Hydratation. Die Solvathülle wird dann Hydrathülle genannt.

Wasser bildet untereinander Wasserstoffbrücken. Deshalb sind Hydrathüllen um gelöste Ionen oft komplexer aufgebaut, als es die einfache Vorstellung einer Ion-Dipol-Wechselwirkung erwarten lässt.