Hydrataatiossa

Hydrataatiossa viitataan vesimolekyylien sitoutumiseen toiseen aineeseen. Yleisimmin puhutaan hydrataatioarvosta tai hydrataatioalueesta, joka kuvaa sitä, kuinka monta vesimolekyyliä on tiiviisti kiinni ionin tai molekyylin ympärillä ensimmäisessä hydrataatiokesässä. Tämä hydrataationumero (hydrataatioarvo) eli koordinointilukumäärä antaa käsityksen kuinka tiiviisti vesi ympäröi liuennutta ainetta.

Hydrataatioon vaikuttavat tekijät ovat ionin tai molekyylin koko ja charges, veden lämpötila ja paine sekä liuoksen koostumus. Pienet, suurella varauksella olevat ionit muodostavat yleensä tiheämpiä hydrataatioskekkejä kuin suuret tai pienemmällä varauksella olevat ionit. Myös lämpötilan noustessa hydrataatioheikot voivat muuttua, mikä johtaa vesimäärän vähenemiseen tai lisäämiseen first hydration shellissä.

Mittaaminen ja arvot ovat riippuvaisia menetelmästä. Hydrataationumero voidaan arvioida kokeellisesti esimerkiksi neutron- ja röntgensäteilyn diffraatiolla, infrapunaspektroskopialla, Raman-spektroskopialla sekä ydinmagneettisella resonanssilla. Lisäksi käytetään molekyylidynamiikka-simulointeja. Yleensä veden hydrataatio-alue luvut ovat ionikohtaisia ja riippuvat lämpötilasta; esimerkkeinä Na+ ympärillä noin 5–6 vesimolekyyliä, K+ noin 6–8, Ca2+ noin 6–8, Mg2+ noin 6, ja Cl− noin 6–7.

Hydrataatioarvot vaikuttavat liukenemisen, diffuusion, kemiallisten reaktioiden ja biologisten prosessien kulkuun. Biologiassa veden koordinoinnilla on merkitys solujen osmiseen tasapainoon ja ionien liikkuvuuteen sekä proteiinien toimintakykyyn. Teollisuudessa hydrataatio on tärkeää esimerkiksi vedenkäytössä, näennäisesti kuiva-aineiden ja aineiden stabiliteetissä sekä materiaalien kosteudenkäsittelyssä. Hydrataatio ja siihen liittyvä hydrataatioarvo vaihtelevat kontekstin mukaan ja ovat aktiivisen tutkimuksen kohteita.