溶剂化

化学术语

溶剂化是无机化学当中有关溶液的一个专有词汇。它表示溶剂分子结合溶质分子（广义的分子，包括分子和离子）的变化过程。

概念

在溶液中，溶质被溶剂分子包围的现象称为溶剂化。

例如：氯化钠在水溶液中，结构单元就是水化了的钠离子（Na）和氯离子（Cl）,即氯化钠被水溶剂化。

本质

一个极性溶剂分子带有部分正电荷的正端和带部分负电荷的负端。正离子与溶剂的负端，负离子与溶剂的正端相互吸引，称为离子-偶极作用，也成为离子-偶极键。离子-偶极作用是溶剂化的本质，一个离子可形成多个离子-偶极键，结果离子被溶剂化，被溶剂分子包围。

质子溶剂的溶剂化作用除了离子-偶极键作用外，往往还有氢键的作用。

结果

稳定了离子，降低了离子的化学反应活性。

例如：

质子溶剂不仅稳定正离子，还急剧地降低了负离子的反应活性，因为在质子溶剂中负离子的碱性及亲核性是相反的。

特性

相较区别

溶剂化、溶解和溶解性的不同

由国际纯粹与应用化学联合会 (IUPAC)定义，溶剂化是指溶质和溶剂之间的交互作用，使溶质在溶液中稳定。根据在依溶剂中离子被溶剂分子环绕，或是形成复合体，可以用来表示溶剂的状态。(参考solvaton shell)溶剂化的观念，也可应用于不溶的物质，例如，离子交换树脂表面的官能基溶剂化。

在观念上，溶剂化和溶解以及溶解性是不同的。溶解为化学动力学的过程，借由其速率量化。当溶解率和沉淀率相等时，溶解性达到动态平衡的状态。

借由单位可以更了解三者之间的差异性。配位作用可透过配位数复杂的平衡常数来描述。溶解的单位为mol/s，而溶解性的单位为mol/kg。

溶剂化的不同，也在于液化伴随着不可逆的化学改变。例如:锌不可被盐酸溶剂化，但它可借由化学反应，形成可溶的氯化锌盐。

交互作用

溶剂化与分子间的交互作用

极性溶剂为包含键偶极矩的分子结构。此种化合物通常具有很高的介电常数(又称:相对电容率)。溶剂的这些极性分子可以溶剂化离子，因为他们可以使带有部分电荷的分子朝向离子以回应静电吸引。这种现象稳定了系统也创造出一溶剂壳结构 (或是水溶液中形成水合结构)。水是最常见且最稳定的极性溶剂。但也有其他的溶剂，例如:乙醇、甲醇、丙酮、乙腈、二甲基亚砜、碳酸亚丙酯。这些溶剂可用来溶解非有机化合物，如盐类。

溶剂化牵涉到许多不同形式的分子间交互作用:氢键、离子偶极矩和范德华力和其他分子间作用力。氢键、离子偶极矩和分子间作用力，只会发生于极性溶剂。离子和离子间的作用力，只会发生于离子溶剂。偏向热力学的溶剂化反应，只会发生于溶液的吉布斯自由能(Gibbs energy)降低时，比较溶剂和固体(或是气体或液体)分离的Gibbs energy。这代表焓的改变量减熵的改变量(乘以绝对温度)为负值，或是指系统的 Gibbs free energy 降低。

溶液的导电率和离子的溶剂化有关。水合反应也影响生物分子电子和振动的性质。

热力学考量

对于溶剂化的发生，需要能量解开现存晶格中的个别离子及分子。对于打断离子之间的吸引力这是非常重要的，等同于固体晶格的自由能(为离子互相鉴结，而形成晶格的能量释放)。这个能量来自晶格的离子和溶剂中分子有关联时所释放的能量。这种形式的能量释放称为溶剂化的自由能。

溶液中的溶解热为，溶液中的热焓减掉分离系统的热焓，而熵则是对应到不同的熵。大部分的气体有负的解热。而负的溶解热代表溶质在高温时不易溶解。

虽然早期的想法为，离子半径越高比例的阳离子带电，或是电荷密度，会造成较多的溶剂化反应产生。这种想法，对于像是三价的铁或是镧系元素和锕系元素，为较易快速行水合反应而形成不溶的水合氧化物的元素，是不符合的。作为固体，明显的无法进行溶剂化反应。

溶解热可以帮助解释为什么有些离子晶格可以进行溶剂化反应，而有些不行。不同的能量对于一晶格离子之间的释放与溶剂分子之间的结合，称为溶解热。溶液的热焓如果为负，表示可能可溶解；而如果为正，则表示溶剂化不会发生。如果要使为正数的热焓，发生溶剂化反应的话，就必须加入额外的能量，在离子分离时提高熵值。额外加入的熵，会使单独计算物质是否溶解变得困难。溶剂的定量测量是借由donor number所测。

一般来说，热力学的溶液分析，是借由反应作为标准来分析的。例如:如果加氯化钠到水中，则此盐类，会解离成钠离子和氯离子。此解离的平衡方程式可以借由改变反应的Gibb's free energy来预测。

Max Born已经写出第一个离子化合物的溶剂化定量标准。

对反应速率的影响

一般说来。作用物与生成物在溶液中都能或多或少的形成溶剂化物。这些溶剂化物若与任一种反应分子生成不稳定的中间化合物而使活化能降低，则可以使反应速率加快。如果溶剂分子与作用物生成比较稳定的化合物，则一般常能使活化能增高，而减慢反应速率。如果活化络合物溶剂化后的能量降低，因而降低了活化能，就会使反应速率加快。

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