Введение
Сольватная оболочка растворителя – это интерфейс между растворителем и любым химическим соединением или биомолекулой, выступающим в качестве растворенного вещества в растворе. Если растворителем является вода, она называется гидратационной оболочкой или гидратной сферой. Число молекул растворителя, окружающих каждую единицу растворенного вещества, называется числом гидратации растворенного вещества. Классическим примером является расположение молекул воды вокруг иона металла. Если ион металла является катионом, электроотрицательный атом кислорода молекулы воды будет электростатически притягиваться к положительному заряду иона металла. В результате образуется сольватная оболочка из молекул воды, окружающая ион. Эта оболочка может быть толщиной в несколько молекул, что зависит от заряда иона, распределения заряда и его пространственных размеров. Ряд молекул растворителя участвует в формировании сольватной оболочки вокруг анионов и катионов из растворенной соли в растворителе. Ионы металлов в водных растворах образуют аквакомплексы металлов. Это число можно определить различными методами, такими как измерение сжимаемости и ЯМР-спектроскопия, среди прочих.
A solvation shell or solvation sheath is the solvent interface of any chemical compound or biomolecule that constitutes the solute in a solution. When the solvent is water it is called a hydration shell or hydration sphere. The number of solvent molecules surrounding each unit of solute is called the hydration number of the solute. A classic example is when water molecules arrange around a metal ion. If the metal ion is a cation, the electronegative oxygen atom of the water molecule would be attracted electrostatically to the positive charge on the metal ion. The result is a solvation shell of water molecules that surround the ion. This shell can be several molecules thick, dependent upon the charge of the ion, its distribution and spatial dimensions. A number of molecules of solvent are involved in the solvation shell around anions and cations from a dissolved salt in a solvent. Metal ions in aqueous solutions form metal aquo complexes. This number can be determined by various methods like compressibility and NMR measurements among others.
Гидратационные оболочки белков
Гидратационная оболочка (также иногда называемая гидратационным слоем), формирующаяся вокруг белков, имеет особое значение в биохимии. Это взаимодействие поверхности белка с окружающей водой часто называют гидратацией белка и является фундаментальным для его активности. Было установлено, что гидратационный слой вокруг белка обладает динамикой, отличной от динамики объемной воды на расстоянии до 1 нм. Время контакта конкретной молекулы воды с поверхностью белка может составлять менее наносекунды, в то время как результаты моделирования молекулярной динамики показывают, что время пребывания воды в гидратационной оболочке перед смешиванием с объемной водой может варьироваться от фемтосекунд до пикосекунд. Молекулы воды в оболочке сольватации также могут влиять на молекулярный дизайн белковых лигандов или ингибиторов. При использовании других растворителей и растворенных веществ различные стерические и кинетические факторы также могут оказывать влияние на оболочку сольватации.