溶媒和殻

溶媒和殻または溶媒和鞘は、溶液中の溶質を構成する化合物または生体分子の溶媒界面です。溶媒が水の場合、水和殻または水和球と呼ばれます。溶質の各単位を取り囲む溶媒分子の数は、溶質の 水和数と呼ばれます。

典型的な例としては、水分子が金属イオンの周囲に配列する場合が挙げられます。金属イオンが陽イオンの場合、水分子の電気陰性酸素原子は金属イオンの正電荷に静電的に引き付けられます。その結果、イオンを取り囲む水分子の溶媒和殻が形成されます。この殻は、イオンの電荷、分布、空間寸法に応じて、数分子分の厚さになることがあります。

溶媒に溶解した塩の陰イオンと陽イオンの周りの溶媒和殻には、多数の溶媒分子が関与しています。水溶液中の金属イオンは金属アクア錯体を形成します。この数は、圧縮率や NMR 測定などのさまざまな方法で決定できます。

溶解電解質の溶媒和殻数は、電解質の活性係数の統計的要素と、濃縮溶液中の溶解電解質の見かけのモル容積と溶媒（水）のモル容積との比に関連付けることができます。^{[説明が必要]}

${\displaystyle \ln \gamma _{s}={\frac {h-\nu }{\nu }}\ln \left(1+{\frac {br}{55.5}}\right)-{\frac {h}{\nu }}\ln \left(1-{\frac {br}{55.5}}\right)+{\frac {br(r+h-\nu )}{55.5\left(1+{\frac {br}{55.5}}\right)}}}$^[1]

タンパク質の周囲に形成される水和殻（水和層とも呼ばれる）は、生化学において特に重要である。タンパク質表面と周囲の水とのこの相互作用は、しばしばタンパク質水和と呼ばれ、タンパク質の活性にとって基本である。^[2] タンパク質の周囲の水和層は、1 nm の距離までバルク水とは異なるダイナミクスを持つことがわかっている。特定の水分子がタンパク質表面と接触する時間は、サブナノ秒の範囲である可能性があるが、分子動力学シミュレーションでは、水が水和殻内で過ごしてから外側のバルク水と混合するまでの時間は、フェムト秒からピコ秒​​の範囲である可能性があることが示唆されている。^[2]また、従来、水に引き付けられると考えられている水素結合供与体などの特徴の近くでは、水分子は実際には比較的弱く結合しており、簡単に置換される。^[3]溶媒和殻の水分子は、タンパク質結合剤または阻害剤の分子設計にも影響を与える可能性がある。^[4]

他の溶媒や溶質では、さまざまな立体的要因や運動学的要因が溶媒和殻に影響を及ぼすこともあります。

• 活動係数
• 水溶液中の金属イオン
• イオン輸送数
• イオン半径
• 水モデル
• ポアソン-ボルツマン方程式
• 水分補給エネルギー
• 溶媒和