Πώς τα ιόντα συγκεντρώνουν μόρια νερού γύρω τους

Τα ιόντα προσελκύουν μόρια νερού λόγω ενός φαινομένου που ονομάζεται αλληλεπίδραση ιόντων-διπόλης. Τα μόρια του νερού είναι πολικά, που σημαίνει ότι έχουν θετικό τέλος (τα άτομα υδρογόνου) και ένα αρνητικό άκρο (το άτομο οξυγόνου). Τα ιόντα, από την άλλη πλευρά, φορτίζονται σωματίδια, είτε θετικά είτε αρνητικά φορτισμένα.

Όταν ένα ιόν τοποθετείται σε νερό, το θετικό άκρο του νερού (τα άτομα υδρογόνου) προσελκύεται από το αρνητικό φορτίο του ιόντος και το αρνητικό άκρο του μορίου νερού (το άτομο οξυγόνου) προσελκύεται από το θετικό φορτίο του ιόντος. Αυτή η έλξη μεταξύ των ιόντων και των μορίων νερού οδηγεί στο σχηματισμό ενός κελύφους ενυδάτωσης, το οποίο είναι ένα στρώμα μορίων νερού που περιβάλλουν το ιόν.

Η αντοχή του κελύφους ενυδάτωσης εξαρτάται από το φορτίο του ιόντος και το μέγεθος του ιόντος. Τα ιόντα με υψηλότερο φορτίο προσελκύουν μόρια νερού πιο έντονα από τα ιόντα με χαμηλότερη φόρτιση. Τα μικρότερα ιόντα προσελκύουν επίσης μόρια νερού πιο έντονα από τα μεγαλύτερα ιόντα.

Η ενυδάτωση των ιόντων είναι μια σημαντική διαδικασία σε πολλά βιολογικά συστήματα. Για παράδειγμα, είναι απαραίτητο για τη λειτουργία των πρωτεϊνών, οι οποίες είναι μόρια που αποτελούνται από αμινοξέα. Τα αμινοξέα είναι zwitterions, που σημαίνει ότι έχουν τόσο θετικό φορτίο όσο και αρνητικό φορτίο. Η ενυδάτωση των αμινοξέων στις πρωτεΐνες συμβάλλει στη σταθεροποίηση της δομής της πρωτεΐνης και του επιτρέπει να λειτουργεί σωστά.

Εκτός από το ρόλο του στα βιολογικά συστήματα, η ενυδάτωση των ιόντων είναι επίσης σημαντική σε πολλές βιομηχανικές διαδικασίες. Για παράδειγμα, χρησιμοποιείται στον καθαρισμό του νερού, στην ηλεκτρολυτική και στην παραγωγή μπαταριών.