Гидратация — взаимодействие веществ с молекулами воды

Она обусловлена диполь-дипольным, ион-дипольным вза­имодействием, образованием координационных и реже водо­родных связей.

В результате гидратации образуются гидратированные ионы.

Различают слабую и сильную гидратацию. Слабая гидрата­ция- свойственна малозарядным ионам (катионам и анионам) с большим радиусом. В случае слабой гидратации ионы только ориентируют диполи воды, ориентация не превращается в хи­мическую связь, число ориентированных молекул воды посто­янно меняется, диполи воды быстро выходят из контакта с ионом, замещаются другими и имеют малое время жизни в гидратной оболочке. Энергия Гиббса слабой гидратации неве­лика (табл.).

Сильная гидратация характерна для многозарядных катио­нов с малым радиусом и проявляется в образовании двух гидратных оболочек (нарисовать рис.). В первичной оболочке, которая на рисунке заключена внутри пунктирной линии, ориентация ди­полей воды перерастает в химическую связь. Время жизни мо­лекул воды в ней может достигать нескольких часов. Во вторич ной гидратной оболочке молекулы воды так же, как при слабой гидратации, только ориентированы относительно первичной гидратной оболочки, которую можно рассматривать как круп­ный катион (аквакатион). Время жизни молекул во вторичной гидратной оболочке составляет доли секунды.

Рис. Строение гидратированного катиона при сильной гидратации

В целом сильная гидратация сопровождается большими из­менениями энергии Гиббса (см. табл.).

Сравнение характеристик сильно и слабогидратированных ионов

Если гидратная вода сильно удерживается ионами, то из пе­ресыщенных водных растворов выпадают не простые соли, со­держащие только катион и анион, а так называемые кристал­логидраты. В них на каждый ион соли приходится строго опре­деленное число молекул воды. В кристаллогидратах часто сохраняется первичная гидратная оболочка. Примерами могут служить АlCl₃ • 6Н₂О, СrCl₃ • 6Н₂О и МgCl₂ • 6Н₂О, в кристалли­ческих решетках которых каждый катион окружен шестью мо­лекулами воды.

Если сушкой при высоких температурах часть кристаллиза­ционной воды удалить, соль будет поглощать влагу из воздуха. Такое свойство, гигроскопичность, проявляет СаСl₂. Эта соль, поглощая из воздуха воду, образует раствор.