Hydratisierung
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Unter Hydratisierung – häufig auch mit Hydratation oder Hydration bezeichnet – versteht man die Anlagerung von Wassermolekülen an gelöste Ionen. Dadurch entsteht eine Hydrathülle (auch als Hydrat-Sphäre bezeichnet).
Hydratisierung (nicht aber Hydratation) nennt man ferner auch die Anlagerung von Wasser an Alkene (z.B. Ethen), wodurch ein Alkohol entsteht.
Die bei der Hydratisierung entstehenden Produkte heißen Hydrate. In anderen Lösungsmitteln (= Solvents), z.B. Ammoniak, treten ähnliche Effekte auf, die allgemein Solvatisierung genannt werden.
Die Hydratisierung 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 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 hängt 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: NaCl -> Na+aq + Cl-aq
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: AlCl3 + 6 H2O -> Al(OH)3 + 3 HCl + 3 H2O
Anionen sind im Allgemeinen wesentlich größer als Kationen und damit auch schwächer hydratisiert.
