Esfera de solvatación

Esfera de solvatación d'un ion de sodi dissolt en aigua.

Una esfera de solvatación és la interfase entre un solvent i qualsevol compost químic o agregat molecular que estiga dissolt en ell (solut). Quan el solvent és aigua, també és conegut com a esfera d'hidratació, no obstant, este terme pot confondre's en les esferes d'hidratació que presenten alguns composts sòlits sense dissoldre. El número de molècules de solvent que rodegen a cada unitat de solut és cridat número d'hidratació del solut.

Un eixemple clàssic es presenta quan les molècules d'aigua rodegen un ion metàlic. La càrrega positiva dels cationes metàlics atrau per electrostàtica als oxigen de l'aigua que posseïxen una densitat de càrrega parcialment negativa. El resultat és una esfera de solvatación de molècules d'aigua que rodegen al ion metàlic, que pot tindre vàries molècules de gruixa depenent de la càrrega del ion, la seua distribució i la seua dimensió espacial. És diferent, per eixemple, solvatar un ion de A el³⁺, el qual és chicotet i posseïx una càrrega gran, que solvatar un fosfolípit o el ion guanidinio, el qual és voluminós i posseïx una càrrega distribuïda sobre un àrea major.

Un cert número de molècules de dissolvent es veuen involucrades en l'esfera de solvatación al voltant de aniones i cationes d'una sal dissolta. Els ions metàlics, en especial els metals de transició en solució acuosa, formen complexos en l'aigua. Este número pot ser determinat per diversos métodos com compresibilidad i medicions de RMN, entre uns atres.

Relació en el coeficient d'activitat d'un electrolito

La número de solvatación d'un electrolito dissolt pot ser relacionat en el component estadístic del coeficient d'activitat d'un electrolito i la relació entre el volum molar aparent d'un electrolito dissolt en una solució concentrada i el volum molar del dissolvent. La següent equació és específica per a l'aigua, puix conté una constant pròpia de dit dissolvent (55.5):

$\ln {\gamma }_s=\frac{h-\nu }{\nu }\ln (1+\frac{br}{55.5})-\frac{h}{\nu }\ln (1-\frac{br}{55.5})+\frac{br(r+h-\nu )}{55.5(1+\frac{br}{55.5})}$

Esferes de solvatación de les proteïnes

L'esfera de solvatación d'aigua que es forma al voltant de les proteïnes és de particular importància per a la bioquímica. L'interacció de la superfície de la proteïna en l'aigua que la rodeja usualment és coneguda com a hidratació de la proteïna i és fonamental per a la seua activitat biològica. L'esfera d'hidratació al voltant de la proteïna pot tindre una dinàmica distinta del restant de l'aigua que es trobe a més d'1 nm de distància. La duració del contacte en una molècula específica d'aigua pot trobar-se en un ranc inferior als nanosegundos, mentres que algunes simulacions moleculars sugerixen que el temps que cada molècula d'aigua passa en dita esfera de solvatación pot estar en l'orde dels femtosegundos a picosegundos. El temps de permanència d'una molecular d'aigua en la interfase proteica depén de la naturalea local de les cadenes laterals, com aixina també de detalls estructurals de les proteïnes, com es descriu en Physics at the Biomolecular Interface: Fundamentals for Molecular Targeted Therapy. Autor: Ariel Fernandez. Edició ilustrada de Springer, x+483 pp. ISBN 978-3319308517.

En atres solvents i soluts, factors com l'impediment estérico i cinètic poden afectar l'esfera de solvatación.