Techniklexikon

Hydratation

Anlagerung oder ehem. Bindung von Wassermolekülen. In einer wässrigen Lösung von Elektrolyten (Elektrolyse) lagern sich die Wassermoleküle an positiv oder negativ geladene Ionen mit ihrer jeweils entgegengesetzt gepolten Seite an. Um die Ionen herum bildet sich dadurch eine Hülle aus Wassermolekülen, die in manchen Fällen auch beim Auskristallisieren erhalten bleibt; das Wasser ist im engeren Sinne die Anlagerung von Wassermolekülen an polare Gruppen der im Wasser gelösten Moleküle auf der Basis elektrostatischer (Ion-Dipol-)Wechselwirkung, im weiteren Sinne die Veränderung der strukturellen und energetischen Verhältnisse des Wassers in der Umgebung gelöster Stoffe als Resultat der gegenseitigen Wechselwirkungen. Hydratation ist ein Spezialfall der Solvatation mit dem Lösungsmittel Wasser.

Die Hydratationsenergie enthält kurz- und weitreichende Wechselwirkungskomponenten. Zu letzteren gehört die elektrostatische Wechselwirkung und gegenseitige Polarisation des gelösten Moleküles und des Wassers, zu ersteren die wechselseitige Dispersionswechselwirkung, der Energiebeitrag durch die Bildung der »Höhle« im Lösungsmittel, welche vom gelösten Molekül eingenommen wird und für Wassermoleküle unzugänglich ist, und der Beitrag durch Strukturveränderungen im Lösungsmittel in der Nähe der gelösten Moleküle. Die Hydratationsenergie kann entscheidend zur Bildung nativer Strukturen von Biomakromolekülen beitragen. Verschiedene Aspekte der Hydratation von Biomakromolekülen können durch Methoden der Spektroskopie (z.B. dielektrische Spektroskopie, Infrarot-Spektroskopie, NMR-Spektroskopie), der Mikrokalorimetrie, der Mikrogravimetrie oder der Kristallstrukturanalyse quantifiziert werden.