Ion kim loại khi vừa đ ợc tách rời khỏi một ion âm của một muối lập tức t ơng tác với các phân tử n ớc để tạo ra một lớp vỏ che chắn nó với các phân tử không phải là n ớc ở xung quanh. Quá trình đó gọi là hydrat hoá. Đặc tr ng cơ bản của quá trình đó là số phân tử n ớc của lớp vỏ hydrat và t ơng tác của các phân tử n ớc đó với ion kim loại đ ợc thể hiện thông qua một đại l ợng đặc tr ng nào đó, ví dụ enthalpy của quá trình hydrat hoá.
Số l ợng phân tử n ớc tạo nên lớp vỏ có tính chất quy định hay ớc lệ, ví dụ là một tập hợp với đặc tr ng đủ để phát hiện bằng ph ơng pháp phổ Raman với phổ dao động khoảng 10-12giây. Lớp vỏ hydrat th ờng đ ợc coi là hình cầu mà ion kim loại nằm ở vùng tâm.
Hδ+ Hδ+ Mz+ + O2 -δ → [ Mz+ O2 - δ ]
Hδ+ Hδ+
Hydrat hoá là quá trình toả nhiệt và giảm entropy. Enthalpy của quá trình
hydrat hoá khá lớn, tỷ lệ thuận với bình ph ơng hoá trị và tỷ lệ nghịch với bán kính ( bán kính tinh thể ) của ion (A0). Enthalpy của quá trình hydrat hoá của một số ion cho ở bảng 2.1 [22]
Bảng 2.1 Enthalpy của quá trình hydrat hoá của một số ion [22] Ion -∆H Bán kính tinh thể (A0) H+ 258 0,60 Ag+ 112 1,26 Mg2+ 456 0,65 Zn2+ 485 0,74 Cd2+ 428 0,97 Hg2+ 430 1,10 Cr2+ 440 0,84
Trị số enthalpy càng lớn chứng tỏ t ơng tác giữa ion với n ớc trong vỏ hydrat càng mạnh, những ion kim loại nh ng nằm trong gốc anion thì không chịu t ơng tác riêng lẻ mà quá trình hydrat hoá của ion tổng thể đó.
Quá trình hydrat hoá đ ợc điều chỉnh bởi một số thông số là : điện tích, bán kính và đặc tính phối trí của các ion kim loại. Sự phối hợp này là sự kết hợp các phân tử n ớc trong vỏ bọc hydrat ban đầu, ở đó mối liên kết là mãnh liệt nhất còn với phần vỏ bên ngoài mối liên kết là kém mãnh liệt hơn. Sự t ơng tác không chỉ dừng ở đó. Có xu thế kết hợp ion kim loại nguyên tử ô xy để phân -
cực phân tử n ớc hơn nữa, tới điểm mà ở đó các ion hydro phân ly từ thực thể -
quá trình cũng đ ợc thực hiện bởi hydrat hoá các ion hydro.
Minh hoạ quá trình nh sau :
H
[(H2O)n-1 M O]- z+ ⇔ [ (H 2O)n-1 M-OH ](z 1)+- + H+
aq H