Étude de la solvatation ionique aqueuse par examen des molécules de solvant en RMN du proton

Les variations des déplacements chimiques de protons de l’eau pure avec la température ou par addition d’un électrolyte peuvent être interprétées par les champs électriques et la polarisation mutuelle entre les ions et les molécules présents.

Le déplacement chimique de l’eau à 0 et 83° peut être évalué avec précision de cette manière, les changements de polarisation mutuelle contribuant largement aux modifications du déplacement chimique.

L’effet des cations peut être rationalisé en considérant qu’ils introduisent une symétrie sphérique dans l’eau sous la forme d’une sphère de solvatation dont l’interaction électrique avec l’eau environnante sera fortement atténuée et qui sera ainsi insensible à la température alors que le déplacement chimique de la sphère de solvatation est déterminé principalement par l’interaction avec le cation.

Par ailleurs, les anions semblent déformer la structure de l’eau et n’avoir aucune influence de symétrie sphérique.

Leur champ électrique n’affecte pas directement le déplacement chimique de l’eau mais intervient par distorsion des liaisons hydrogène et par réduction partielle de la polarisation mutuelle qui produit de cette façon un déplacement chimique marqué vers les champs forts, alors que la dépendance vis-à-vis de la température reste faible.