Поиск

Строение молекул воды и явления гидратации
28.03.2015

Химический состав воды, как известно, выражается формулой H2O. Следовательно, молекула воды состоит из двух одновалентных положительных ионов водорода и одного двухвалентного отрицательного иона кислорода. Сочетание двух положительных и двух отрицательных зарядов, казалось бы, должно сообщать молекуле воды электрическую нейтральность. Однако на самом деле это не совсем так.
Дело в том, что ионы водорода и ион кислорода в молекуле воды расположены не на одной прямой линии, а образуют треугольник, как это изображено на рис. 5. Благодаря такому несимметричному расположению ионов вершина треугольника, образованная ионом кислорода, сохраняет отрицательный заряд, а его основание, образованное двумя ионами водорода, имеет положительный заряд. Таким образом, в целом молекула воды, несмотря на свою электронейтральность, оказывается телом с двумя полюсами: отрицательным и положительным. Такие молекулы называются дипольнымй, или «диполями».
Вследствие своей дипольности молекулы воды могут вступать в связь между собой, притягиваясь одна к другой полюсами противоположного знака, и с другими телами, обладающими тем или иным зарядом, например, с ионами электролитов, находящихся в растворе, заряженными положительно или отрицательно. В последнем случае наблюдается гидратация ионов, которая заключается в том, что дипольные молекулы воды, притянутые ионом, несущим заряд того или иного знака, образуют вокруг него водную — гидратную — оболочку, как это показано схематически на рис. 6.

Строение молекул воды и явления гидратации

Степень гидратации, т. е. число диполей воды, образующих гидратную оболочку вокруг иона вещества, зависит от природы последнего. Это число возрастает с увеличением валентности иона и уменьшается с увеличением его радиуса. Точные числа гидратации ионов пока неизвестны. По-видимому, ионы могут притягивать до 20—30 молекул воды. Ион водорода притягивает только одну молекулу воды.
Благодаря явлениям гидратации растворение в воде любого вещества сопровождается химическим взаимодействием между растворителем и растворяемым веществом. Гидратироваться могут не только ионы, но и целые молекулы растворенных веществ.