СОЛЬВАТАЦИЯ

СОЛЬВАТАЦИЯ (лат. solvere растворять) — явление, лежащее в основе процесса растворения и заключающееся в электростатическом взаимодействии между частицами растворенного вещества (ионами, молекулами, макромолекулами) и молекулами растворителя, а также между коллоидными частицами и частицами суспензий или эмульсий и молекулами дисперсионной среды. Сольватация является важным условием растворения веществ и стабильности р-ров, суспензий и эмульсий, в т. ч. растворов биополимеров (белков, нуклеиновых к-т и др.) или биоэмульсий (плазмы крови, лимфы и др.).

Явление Сольватации чрезвычайно важно в процессах пищеварения, всасывания и транспорта питательных веществ, во всех процессах обмена веществ у человека и животных, поскольку любые реакции в живом организме могут происходить только между сольватированными молекулами и ионами. Любые нарушения процесса Сольватации могут приводить к патол. процессам (образование камней, патология костной ткани и пр.). Знание закономерностей С. необходимо при разработке научных принципов подбора растворителей, используемых как при синтезе лекарственных средств, так и их введении в организм больного. Иногда подбором растворителя при синтезе лекарственных средств удается добиться устранения рацемизации (см. Рацемические соединения), что существенным образом сказывается на механизме действия, активности и побочных эффектах синтезируемого препарата. В тех случаях, когда растворителем или дисперсионной средой является вода, понятие «сольватация» заменяют термином «гидратация» (см. Гидратация). Процесс, обратный Сольватации, называют десольватацией.

Впервые на роль С. в процессе растворения указал Д. И. Менделеев в 60-х гг. 19 в. Им была предложена сольватная теория растворов (см.). Сольватация является причиной распада молекул электролитов (см.) в р-рах на ионы, а также основным фактором устойчивости лиофильных коллоидов (см.) и грубых взвесей. Молекулярные группы, образующиеся в результате С., называют сольватами, в водных р-рах или дисперсиях — гидратами. Образование сольватов происходит благодаря ван-дер-ваальсовым (молекулярным) силам, действующим между частицами растворенного вещества и молекулами растворителя (см. Молекула, молекулярные силы). Связь между ними иногда столь прочна, что сохраняется и в твердом состоянии, при этом из р-ров кристаллизуются твердые сольваты, называемые кристаллосольватами, напр. LiClO4•4CH3OH, AlBr3•C6H6 и др. Частным случаем кристаллосольватов являются кристаллогидраты (см.).

Наиболее полно изучена С. ионов. Понятие о С. ионов впервые было введено в научную практику в 1891 г. И. А. Каблуковым, исследовавшим свойства р-ров хлористого водорода в неводных растворителях. Молекулы растворителя, обладающие постоянными дипольными моментами, притягиваются к иону противоположно заряженными концами и ориентируются в электрическом поле иона, образуя сольватную оболочку. Ближайший к иону так наз. внутренний слой сольватной оболочки содержит обычно от 2 до 15 сравнительно прочно связанных с ионом молекул растворителя. Более удаленные от иона молекулы растворителя, относительно менее прочно связанные с ним, образуют внешний слой сольватной оболочки. Число молекул в сольватной оболочке иона непостоянно и зависит от многих факторов (от природы иона и растворителя, от температуры, от концентрации р-ра и др.). Вследствие упорядоченной ориентации молекул растворителя в сольватной оболочке она имеет определенную структуру и отличается по свойствам от остальной массы растворителя. Сольваты могут возникать также в результате взаимодействия ионов с индуцированными под их влиянием диполями неполярных молекул растворителя, а также вследствие дисперсионного взаимодействия между частицами растворенного вещества и молекулами растворителя; эти типы взаимодействий между частицами растворенного вещества и молекулами растворителя имеют существенное значение гл. обр. в неполярных растворителях. С уменьшением полярности молекул растворителя стремление к образованию сольватов уменьшается. В результате С. ионов увеличиваются их эффективные (гидродинамические) радиусы, что сказывается на скорости перемещения ионов в электрическом поле. Небольшие ионы являются источником более сильных электрических полей и поэтому характеризуются большей степенью С.

Между молекулами растворителя и частицами растворенного вещества могут образовываться водородные связи, играющие огромную роль в формировании структур макромолекул и при взаимодействии биологически важных соединений. В этом случае возникают сольваты определенной структуры, а Сольватацию называют специфической.

Библиография: Дракин С. И. Строение первой сольватной оболочки ионов в растворах и кристаллических сольватах, в кн.: Пробл. сольватации и комплексообразования, под ред. Г. А. Крестова и др., с. 56, Иваново, 1978; Карякин А. В. и Кривенцова Г. А. Состояние воды в органических и неорганических соединениях, М., 1973; Мецлер Д. Биохимия, Химические реакции в живой клетке, пер. с англ., т. 1, с. 244, М., 1980; Мищенко К. П. и Полторацкий Г. М. Термодинамика и строение водных и неводных растворов электролитов, Л., 1976; Пикаев А. К. Сольватированный электрон в радиационной химии, М., 1969; Состояние и роль воды в биологических объектах, под ред. Л. П. Каюшина, с. 31, М., 1967; Термодинамические свойства растворов, под ред. А. Ф. Воробьева и др., № 1, М., 1980; Энтелис С. Г. и Тигер Р. П. Кинетика реакций в жидкой фазе, Количественный учет влияния среды, М., 1973; Spink С. N. a. Wads б J. Thermochemistry of solutions of biochemical model compounds, J. chern. Thermodyn., v. 7, p. 561, 1975.

В. П. Мишин.