溶剂化作用详细资料大全
溶剂效应对反应的影响的关注历史悠久。不同的溶剂可以影响反应速率，甚至改变反应进程和机理，得到不同的产物。溶剂对反应速率的影响十分复杂，包括反应介质中的离解作用、传能和传质、介电效应等物理作用和化学作用，溶剂参与催化、或者直接参与反应（有人不赞成将溶剂参与反应称作溶剂效应）。溶剂化作用是溶剂分子通过它们与离子的相互作用，而累积在离子周围的过程。该过程形成离子与溶剂分子的络合物，并放出大量的热。溶剂化作用改变了溶剂和离子的结构。溶剂化作用也使高分子和溶剂分子上的基团能够相互吸引，从而促进聚合物的溶解。
基本介绍
- 中文名 ：溶剂化作用
- 影响 ：反应速率
- 改变了 ：溶剂和离子的结构
- 促进 ：聚合物的溶解
原理
以水溶液为例，其中一个离子周围水的结构模型如图所示。 图中：A为化学水化层，该层中由于离子和水偶极子的强大电场作用，使得水分子与离子结合牢固，因而失去平动自由度，这一层水分子和离子一块移动，且水分子数不受温度影响，一般形成配位键； B为物理水化层，该层水分子也受到离子的吸引，但由于距离较远，吸引较弱，水分子数随温度改变； C为自由水分子层，该层水分子不受离子电场影响。 对广义的溶剂，根据Lewis酸碱反应，电子的接受体和给出体相互之间发生酸碱反应，它们相互之间作用力强，有利于互相均匀混合。分类
以水溶液为例，水分子的两种溶剂化作用 水分子受离子静电的作用而定向在离子周围形成水化壳，这是水的第一种 溶剂化作用——离子水化；水分子还可使在纯态时由不导电的电解质变成导电的电解质，这是水的第二种溶剂化作用。 对广义的溶剂，第一类溶剂有很弱的亲电子性质，即很弱的氢键受体，因为C的电负性稍大于氢；第二类为给电子性溶剂，是氢键接受体，因为该类溶剂中都带有能给出孤电子对的氧；
第三类溶剂有羟基，是氢键接受体和氢键给出体，能够形成强的氢键。
当满足溶解度参数的要求是，第三类溶剂可以溶解第二类聚合物，这是因为溶剂和高分子之间存在溶剂化作用或氢键。第二类溶剂可以溶解第一类和第三类聚合物。而第二类溶剂不易溶解第二类聚合物，但含有酯基的有可能相互溶解，因为酯基是两性偶极基团。第一类溶剂不易溶解第一类聚合物。第三类溶剂与第三类高分子因相互之间能够形成氢键可溶解。
静态模拟
通常我们对溶剂效应的静态模拟，关心的是溶剂效应的两个方面：一是溶剂分子反应中心有键的作用，包括配位键和氢键等，这种作用属于短程作用，另一个是极性溶剂的偶极距和溶质分子偶极距之间的静电相互作用，这个属于远程作用，当然溶剂和溶质之间的色散力作用也是重要的远程作用，特别是对于非极性溶剂而言，但是色散力的描述是量子化学模拟的一个难题。考虑溶剂效应，可以采用三种策略：1. 对于短程作用十分重要的体系，我们采用microsolvation model，或者称为 explicit Solvation model。直接考虑溶剂分子和反应中心的作用。2. 对于没有短程作用的体系，我们直接用虚拟溶剂模型(Implicit Solvation Model)来模拟远程作用。这种虚拟溶剂模型通常是把溶剂效应看成是溶质分子分布在具有均一性质的连续介质(Continuum)当中，也称为反应场(Reaction Field)。3. 短程作用的microsolvation model和远程作用的连续介质(Continuum)模型结合起来的方法渐渐为人们所青睐。这种方法得到的结果更为可靠，因为它综合考虑的溶剂的短程作用和远程作用。
短程作用的模拟，很直观的直接采用QM的方法研究溶剂分子作用了的活性中心，考虑这种成键对反应区域和反应过渡态结构和能量的影响。远程作用需要做一些物理上的近似处理（也就是一定的物理模型）。连续介质(Continuum)模型有很多，作为常用的是PCM (极化连续介质模型，Polarized Continuum Model)。其他一些常用的连续介质模型还包括Onsager, COSMO, SMx等等。PCM最早于1981年由Tomasi教授（义大利比萨大学）提出。
涉及到三个概念cavity formation， dispersion-repulsion 和electrostatic interaction。在连续的介质中腾出空穴(cavity)以容纳溶质，会导致体系能量升高，这部分的能量称为cavity formation energy。空穴中的溶质和溶剂的作用，主要是范德华力的作用 (不包括静电作用)。这部分能量称为分散-排斥能(dispersion-repulsion energy)，一般为负值(能量降低)。溶质分子的电荷分布会通过静电作用使连续介质(溶剂)产生极化，而溶剂的极化作用反过来又会影响到溶质分子的电荷分布。这就是静电的相互作用(electrostatic energy)，使体系能量降低。三项能量的加和得到了溶剂化自由能（free energy of solvation），前两项的能量与空穴表面积接近成正比关系，在PCM模型中，这两项能量由表面积结合一些与原子特性相关的半经验参数计算而得。
为了提高PCM计算的精确度，PCM模型中的半经验参数和物理近似一直在改进，
DPCM(Dielectric PCM，极化绝缘连续介质模型)，也就是Tomasi提出的原始PCM模型。
IPCM (Isodensity Su***ce PCM, 等密度表面极化连续介质模型)
IPCM采用分子的等(电子)密度面作为空穴(例如电子密度为0.001的表面)，同样进行自洽反应场叠代，直至等密度面不再变化为止。
SCIPCM (Self-Consistent Isodensity Su***ce PCM，自洽等密度表面极化连续介质模型)
SCIPCM同样采用分子的等(电子)密度面作为空穴，与IPCM不同的是SCIPCM除了考虑静电效应对等密度面的影响之外，还将体系总能量(包括溶解能)包括进来，以最佳化到具有最低能量的等密度面。因为由于等密度面(空穴)的变化会影响cavity formation energy和dispersion-repulsion energy，所以把这两项因素加入叠代是很有必要的。
CPCM或COSMO (COnductor-like Screening MOdel) 和典型的PCM不同，CPCM或者COSMO采用原子电荷而不是电子密度来计算静电势。由于采用了这个近似，虽然计算速度快很多，但精度也有所降低。
IEFPCM (PCM using the Intergral Equation Formali *** model)
使用不同数学模型的PCM模型，可以计算在各项异性介质(例如液晶)或非绝缘溶液(离子溶液)中的溶剂效应。是Gaussian 03的默认方法。
Pratt, L. M.; Nguyen, N. V.; Le, L. T. J. Org. Chem. 2005, 70, 2294-2298.
从实验角度而言，溶剂效应主要体现在两个方面，一是溶剂分子与溶质的络合或者氢键等分子间弱相互作用（有时称为“短程”作用），二是极性溶剂通过静电作用对溶质分子电荷分布的影响（“远程”作用）。
对于第一种“短程”作用的理论计算，往往需要运用“真实溶剂模型”(Explicit Solvation Model)，即考虑多个溶剂分子与溶质的相互作用，因为这种作用经常由很多不同构型的弱相互作用络合体贡献而得，这种模型的具体套用往往需要结合了蒙特卡罗或分子动力学等方法。对于第二种“远程”作用，通常需要采用“虚拟溶剂模型”(Implicit Solvation Model)来计算。进入21世纪后比较流行的处理方法是引用“反应场”(Reaction Field)的概念，把溶剂效应看成是溶质分子分布在具有均一性质的连续介质(Continuum)当中。而这种连续介质模型又包含很多分支，PCM (极化连续介质模型，Polarized Continuum Model)就是最常用的分支之一。
电介质极化电介质的极化机制
最后，夹层极化源于电介质内部的不均匀性或杂质，导致自由电荷不能中和，形成空间电荷层，这种现象增强了电介质的介电性能，是电介质极化的一个重要方面。综上所述，电介质的极化是由电子极化、离子极化、偶极子转向极化以及夹层极化这四种机制共同作用的结果，它们共同决定了电介质在电场下的响应和性质。
离子极化后的影响
所以正离子的极化作用大，而负离子的变形性大。负离子对正离子的极化作用（负离子变形后对正离子电子云发生变形），称为附加极化作用。离子的极化作用可使典型的离子键向典型的共价键过渡。这是因为正、负离子之间的极化作用，加强了“离子对”的作用力，而削弱了离子对与离子对之间的作用力的结果。
什么是离子极化?
在电场（外电场或离子本身电荷产生的）作用下，离子的电子云发生变化，产生偶极或使原来偶极增大，这种现象叫做离子的极化。离子间除有静电引力作用外，还有其他的作用力。阳离子一般半径较小，又带正电荷，它对相邻阴离子会起诱导作用而使它变形（极化作用）。阴离子一般半径较大，外围有较多负电荷，因而...
什么是电介质的极化现象?
4、空间电荷极化 空间电荷极化常常发生在不均匀介质中，在外电场的作用下，不均匀电介质中的正负间隙离子分别向负、正极移动，引起电介质内各点离子密度的变化，产生电偶极矩，这种极化称为空间电荷极化。5、夹层式极化 夹层极化是多层电介质组成的复合绝缘中产生的一种特殊的空间电荷极化。参考资料来源：...
什么是金属的极化现象
度大几十倍甚至几百倍。这一明显差别使人们发现，腐蚀电池工作时，阴、阳极之间有电 流通过，使得其电极电位值与初始电位值(没有电流通过时的平衡电位值或稳定电位值)有 一定的偏离，使阴、阳极之间的电位差比初始电位差要小得多，这种现象就称为极化现象 或极化作用。
什么是线极化,圆极化,椭圆极化,他们之间有什么关系
一、线极化：电场矢量在空间的取向固定不变的电磁波叫线极化。有时以地面为参数，电场矢量方向与地面平行的叫水平极化，与地面垂直的叫垂直极化。二、什么是线极化：当无线电波的极化面与大地法线面之间的夹角从0～360°周期的变化，即电场大小不变，方向随时间变化，电场矢量末端的轨迹在垂直于传播方向...
请教无机化学中关于化合物离子极化作用强弱的判断
并不是错，只是在这种程度的学习，只能点到为止。极化是分子或离子在外电场作用下发生的结构变化。极化作用的强弱取决于分子的变形性。离子或分子半径越大，极化度越大，极化越强。离子极化会导致离子晶体共价性增强。一般不用极化作用来比较，硬要比的话看共价键强弱程度。
离子极化理论离子极化对化合物性质的影响
水解作用的强弱与阳离子及阴离子对水分子所具有的电场力大小有关。若离子的电场力强，对水分子的极化作用大，能够引起水分子变形产生较大偶极，甚至断裂成两部分：OH-、H+，与离子电荷相反的一部分组合在一起，形成水解产物。盐类水解通常指盐类溶于水后，阳离子或阴离子与水分子间相互作用，生成弱电解...
极化效应形成原因
在经济发展的进程中，高梯度地区的繁荣主要源于多方面的优势积累。首先，这些地区拥有强大的科技力量，得益于先进的交通通讯系统和完备的基础设施，为生产协作提供了优越的条件。资本的集中和庞大的消费市场，使得这些地区在市场竞争中占据主导。技术进步也起到了关键作用，推动了工业布局的转型，从初期的原...
试比较氟离子氯离子溴离子碘离子的极化作用强弱,并说明原理
阴离子半径越大，负电荷数越多，离子的变形性越大(即极化作用越强)，因此极化作用强弱。性能特点：1、自动进样，自动进行定性和定量分析，多参数（PH\/氟\/硝酸盐氮）分析。2、实时在线监测和实验室检测任意选择。3、USB接口方便仪器测量软件升级和数据传输，或与计算机通讯。
兀有媛伊可：[答案] 溶剂化作用是溶剂分子通过它们与离子的相互作用,而累积在离子周围的过程.这是笼统的概念,其实就是溶剂把粒子包里面的意思, 作用:.该过程形成离子与溶剂分子的络合物,并放出大量的热.溶剂化作用改变了溶剂和离子的结构. 这是概念,说...
鄢陵县13659354350： 什么是溶剂化作用 - ？
兀有媛伊可： 溶剂化作用是指溶质-溶剂体系中广义的酸碱相互作用或亲电子体与亲核体的相互作用.
鄢陵县13659354350： 溶剂化效应是什么 - ？
兀有媛伊可：[答案] 给了你三个定义,你自己看咯许多过去认为不反应的变得易于反应许多反应步骤大为简化速率大为加快这种由于溶剂对反应所产生的影响就称为溶剂化效应 源自:溶剂化效应在有机反应中的作用 《江苏广播电视大学学报》 1994...
鄢陵县13659354350： 溶剂化效应是什么 - ？
兀有媛伊可： 溶剂和溶质分子或离子通过静电力结合的作用称为溶剂化效应.
鄢陵县13659354350： 高度溶剂化是什么意思? - ？
兀有媛伊可：[答案] 溶剂化:是指溶质和溶剂之间的交互作用,使溶质在溶液中稳定.根据在溶剂中离子被溶剂分子环绕,或是形成复合体,可以用来表示溶剂的状态. 高度溶剂化: 一是指在溶液中,溶质全部被溶剂分子包围,没有游离于分子环绕之外的离子. 二是指溶...
鄢陵县13659354350： 有机合成反应中溶剂的作用是什么? - ？
兀有媛伊可： 保持温度恒定,保持受热均匀,在有些反应里溶剂化作用使得反应容易进行或可以进行
鄢陵县13659354350： 溶剂化作用的静态模拟 - ？
兀有媛伊可： 通常我们对溶剂效应的静态模拟,关心的是溶剂效应的两个方面:一是溶剂分子反应中心有键的作用,包括配位键和氢键等,这种作用属于短程作用,另一个是极性溶剂的偶极距和溶质分子偶极距之间的静电相互作用,这个属于远程作用,当然...
鄢陵县13659354350： 我还是不是特别明白什么是溶剂化, - ？
兀有媛伊可：[答案] 其实说白了就是溶解过程.只有极性溶剂才会有溶剂化过程.其本质是一个极性溶剂分子带有部分正电荷的正端和带部分负电荷的负端.正离子与溶剂的负端,负离子与溶剂的正端相互吸引,称为离子-偶极作用,也成为离子-偶极键....
鄢陵县13659354350： 溶剂化的溶剂化的结果 - ？
兀有媛伊可： 稳定了离子,降低了离子的化学反应活性.例如:质子溶剂不仅稳定正离子,还急剧地降低了负离子的反应活性,因为在质子溶剂中负离子的碱性及亲核性是一致的.
鄢陵县13659354350： 什么叫水合作用 - ？
兀有媛伊可： 溶质的分子或离子与溶剂的分子相结合的作用称为溶剂化作用,生成水合分子(水合离子),这一过程放出热量.对于水溶液来说,这种作用称为水合作用,属于化学变化. 大多数的离子在水溶液中都是以水合离子的形式存在.
