Termodinamika hidratacije iona i hidrofobnih kemijskih vrsta

Tema ovog završnog rada, termodinamika hidratacije iona i neutralnih vrsta izuzetno je važna u brojnim granama kemije i srodnih disciplina. Poznavanje termodinamičkih parametara hidratacije nabijenih i hidrofobnih vrsta u vodi ključno je za predviđanje ishoda reakcija u vodenim otopinama, razumijevanje ravnoteže tih reakcija i fizikalno-kemijskih svojstava tvari u vodenim otopina kao što su: topljivost, osmotski tlak i električna provodnost otopina.1 Budući da se sve biološke reakcije odvijaju u vodi, hidratacija i hidrofobne interakcije imaju ključnu ulogu u različitim biološkim procesima: u oblikovanju tercijalnih i kvaternih struktura proteina i reakcijama između supstrata i enzima te prilikom predviđanja stabilnosti makromolekula i lijekova u organizmima.2,3 Nadalje, pri uvjetima konstantnog tlaka i temperature termodinamički parametri: entalpija, entropija i Gibbsova energija hidratacije pružaju ključni uvid u razumijevanje fizikalnih i kemijskih svojstava otopina i strukture različitih tvari u ovom sveprisutnom otapalu. Ovisno o topljivosti u vodi tvari najjednostavnije možemo podijeliti na hidrofilne i hidrofobne. Hidrofilne tvari čine različiti ionski te neutralni polarni spojevi. Njihovim otapanje dolazi do razaranja kristalne rešetke i hidratacije pojedinih iona. Prije no što je i određena struktura vode predloženi su različiti modeli ionske solvatacije. Otkriće strukture vode u tekućem i čvrstom stanju omogućilo je napredak na području termodinamike solvatacije, odnosno hidratacije. Hidrofobne tvari, čije ime u doslovnom prijevodu znači one koje se boje vode, tvari su čija je hidratacija u vodi kompleksnija od hidratacije iona. Riječ je o nepolarnim, neutralnim tvarima čija je topljivost u vodi niska. Način na koji se voda organizira oko njih ovisi o njihovoj veličini i obliku