b"\n_START_ARTICLE_\nIoni metallici in soluzione acquosa\n_START_PARAGRAPH_\nUno ione metallico in soluzione acquosa o pi\xc3\xb9 semplicemente un acquoione \xc3\xa8 un catione disciolto in acqua, con formula generale [M(H\xe2\x82\x82O)\xe2\x82\x99]\xe1\xb6\xbb\xe2\x81\xba. Il numero di solvatazione n si pu\xc3\xb2 determinare sperimentalmente e pu\xc3\xb2 variare da 4 a 9 (e oltre). Ad esempio n \xc3\xa8 4 per Li\xe2\x81\xba e Be\xc2\xb2\xe2\x81\xba, 6 per gli elementi dei periodi 3 e 4 della tavola periodica, e 8 o 9 per lantanoidi e attinoidi. La forza del legame tra il catione metallico e le molecole d'acqua nella prima sfera di solvatazione cresce al crescere della densit\xc3\xa0 di carica positiva del catione, e quindi aumenta al crescere della carica elettrica z sul metallo, e diminuisce al crescere del suo raggio r. Gli acquoioni possono dar luogo a reazioni di idrolisi. Per la maggior parte degli acquoioni il logaritmo della prima costante di idrolisi \xc3\xa8 proporzionale a z\xc2\xb2/r. L'acquoione interagisce via legame a idrogeno con le altre molecole d'acqua presenti nella seconda sfera di solvatazione. Le molecole di acqua della prima sfera di solvatazione si scambiano con quelle presenti nella seconda sfera di solvatazione e nel resto della soluzione. Il tempo di residenza di una molecola d'acqua nella prima sfera di solvatazione \xc3\xa8 molto variabile a seconda dello ione metallico e pu\xc3\xb2 variare da circa 100 picosecondi a pi\xc3\xb9 di 200 anni.\n_START_SECTION_\nMetodi sperimentali\n_START_PARAGRAPH_\nA seconda della tecnica sperimentale utilizzata si riescono ad avere informazioni diverse sulla natura degli acquoioni in soluzione. Alcuni metodi forniscono informazioni sul solo catione, altri metodi danno informazioni che dipendono sia dal catione che dall'anione. Alcuni metodi danno informazioni di tipo statico, registrando la media delle propriet\xc3\xa0 in un certo istante, mentre altri metodi forniscono informazioni anche sulla dinamica dei processi in soluzione.\n_START_SECTION_\nDiffrazione dei raggi X\n_START_PARAGRAPH_\nIn una soluzione contenente acquoioni non c'\xc3\xa8 l'ordine a lungo raggio presente in un cristallo che contenga gli stessi ioni, ma esiste comunque un ordine a corto raggio. La diffrazione dei raggi X di una soluzione fornisce una funzione di distribuzione radiale dalla quale si pu\xc3\xb2 derivare il numero di coordinazione dello ione metallico e la distanza metallo-ossigeno. Per acquoioni di carica elevata si possono ottenere informazioni anche sulla seconda sfera di solvatazione._NEWLINE_Questa tecnica richiede l'uso di soluzioni relativamente concentrate. I raggi X sono dispersi dagli elettroni, e quindi il potere di dispersione aumenta con il numero atomico. Di conseguenza gli atomi di idrogeno risultano pressoch\xc3\xa9 invisibili nelle misure a raggi X._NEWLINE_La tecnica di diffrazione dei raggi X a largo angolo (WAXD) \xc3\xa8 stata usata per caratterizzare la seconda sfera di solvatazione in ioni trivalenti come Cr\xc2\xb3\xe2\x81\xba e Rh\xc2\xb3\xe2\x81\xba. Si \xc3\xa8 trovato che la seconda sfera di solvatazione di Cr\xc2\xb3\xe2\x81\xba contiene 13\xc2\xa0\xc2\xb1\xc2\xa01 molecole situate ad una distanza media di 402\xc2\xa0\xc2\xb1\xc2\xa020\xc2\xa0pm dal metallo centrale. Questo implica che ogni molecola d'acqua della prima sfera di solvatazione \xc3\xa8 legata tramite legame a idrogeno a due molecole della seconda sfera.\n_START_SECTION_\nMetalli alcalini\n_START_PARAGRAPH_\nPer acquoioni di litio sono stati osservati numeri di solvatazione nell'intervallo 3\xe2\x80\x936. Valori inferiori a 4 possono essere dovuti alla formazione di coppie ioniche a contatto. I valori pi\xc3\xb9 elevati possono essere interpretati considerando molecole d'acqua che si avvicinano alle facce del tetraedro formato dallo ione [Li(H\xe2\x82\x82O)\xe2\x82\x84]\xe2\x81\xba, anche se simulazioni di dinamica molecolare indicano la possibile esistenza di uno ione ottaedrico  [Li(H\xe2\x82\x82O)\xe2\x82\x86]\xe2\x81\xba. Lo ione Na\xe2\x81\xba ha molto probabilmente sei molecole d'acqua nella prima sfera di solvatazione. Per gli ioni potassio, rubidio e cesio anche la prima sfera di solvatazione \xc3\xa8 poco definita.\n_START_SECTION_\nMetalli alcalino terrosi\n_START_PARAGRAPH_\nIl berillio ha una prima sfera di solvatazione molto ben definita, con quattro molecole d'acqua; la specie [Be(H\xe2\x82\x82O)\xe2\x82\x84]\xc2\xb2\xe2\x81\xba ha geometria tetraedrica. Anche la specie di magnesio [Mg(H\xe2\x82\x82O)\xe2\x82\x86]\xc2\xb2\xe2\x81\xba \xc3\xa8 ben caratterizzata, con geometria ottaedrica. Per il calcio la situazione \xc3\xa8 pi\xc3\xb9 complicata. Dati di diffrazione neutronica indicano che per il cloruro di calcio il numero di solvatazione dipende notevolmente dalla concentrazione: si trova 10,0\xc2\xa0\xc2\xb1\xc2\xa00,6 alla concentrazione di 1\xc2\xa0mol\xc2\xb7dm\xe2\x81\xbb\xc2\xb3, e il valore cala a 6,4\xc2\xa0\xc2\xb1\xc2\xa00,3 a 2,8\xc2\xa0mol\xc2\xb7dm\xe2\x81\xbb\xc2\xb3. Il raggio di Shannon del calcio esacoordinato \xc3\xa8 100\xc2\xa0pm rispetto ai 72\xc2\xa0pm del magnesio, con una crescita del 28%; questo rende possibili numeri di solvatazione maggiori, mentre la minore densit\xc3\xa0 di carica (z \xc2\xb2/ r) rende pi\xc3\xb9 deboli i legami M\xe2\x80\x93O, facilitando la formazione di coppie ioniche. Si conoscono vari solidi idrati dove il calcio ha coordinazione otto con geometria tipo antiprisma quadrato e dodecaedro. Per gli acquoioni di stronzio e bario \xc3\xa8 stato determinato un numero di solvatazione di 8,1\xc2\xa0\xc2\xb1\xc2\xa00,3, con distanze Sr\xe2\x80\x93O = 263\xc2\xa0pm e Ba\xe2\x80\x93O = 281\xc2\xa0pm.\n_START_SECTION_\nMetalli del gruppo 3, lantanoidi e attinoidi\n_START_PARAGRAPH_\nCi sono ormai varie evidenze indirette che l'acquoione dello scandio(III) contenga sette molecole di acqua. Lo ione ittrio(III) ha approssimativamente lo stesso raggio di Shannon dell'olmio(III) e propriet\xc3\xa0 simili; il suo acquoione contiene presumibilmente otto molecole di acqua. L'acquoione del lantanio(III) dovrebbe contenerne nove, analogamente ai lantanoidi pi\xc3\xb9 leggeri._NEWLINE_Gli ioni trivalenti dei lantanoidi hanno dimensioni regolarmente decrescenti passando da lantanio a lutezio; questo effetto \xc3\xa8 noto come contrazione lantanoidea.  Ad ogni modo, vi sono forti evidenze che il numero di idratazione cali da 9 a 8 attorno al gadolinio. Allo stato solido le strutture pi\xc3\xb9 comuni di questi acquoioni sono il prisma trigonale tricappato per la coordinazione nove nei lantanoidi pi\xc3\xb9 leggeri, e l'antiprisma quadrato per la coordinazione otto nei lantanoidi pi\xc3\xb9 pesanti. Non esistono invece dati sperimentali per la solvatazione di cerio(IV) e europio(II), unici ioni lantanoidi comuni con numero di ossidazione diverso da +3._NEWLINE_Per gli attinoidi nello stato di ossidazione +3 e +4 si presume un numero di solvatazione di 9 o pi\xc3\xb9, ma si conoscono dati sperimentali solo per il torio(IV).\n_START_SECTION_\nMetalli di transizione e del gruppo 12\n_START_PARAGRAPH_\nGli acquoioni di questi metalli nello stato di ossidazione +2 e +3 hanno numero di solvatazione 6. Hanno tutti una struttura ottaedrica regolare, con l'eccezione degli acquoioni di cromo(II) e rame(II) che sono soggetti alla distorsione di Jahn-Teller. Nel caso del rame allo stato solido le due distanze Cu\xe2\x80\x93O assiali risultano di 238\xc2\xa0pm, mentre le quattro distanze Cu\xe2\x80\x93O equatoriali sono di 195\xc2\xa0pm. Tuttavia in soluzione ci sono dati sperimentali contrastanti, e non \xc3\xa8 chiaro se il numero di solvatazione del rame(II) sia 5 o 6. L'argento(I) \xc3\xa8 probabilmente tetracoordinato, [Ag(H\xe2\x82\x82O)\xe2\x82\x84]\xe2\x81\xba._NEWLINE_Per gli acquoioni zinco(II) e cadmio(II) in soluzione diluita \xc3\xa8 ben dimostrato un numero di solvatazione 6 con struttura ottaedrica. In soluzione concentrata lo ione Zn\xc2\xb2\xe2\x81\xba pu\xc3\xb2 essere tetracoordinato con struttura tetraedrica, ma ci\xc3\xb2 potrebbe essere dovuto alla formazione di coppie ioniche o a reazioni di idrolisi._NEWLINE_Per il mercurio(II) il numero di solvatazione pi\xc3\xb9 probabile \xc3\xa8 6. Lo ione di mercurio(I) ha struttura [(H\xe2\x82\x82O)-Hg-Hg-(OH\xe2\x82\x82)]\xc2\xb2\xe2\x81\xba, determinata sia in solido che in soluzione. Un altro acquoione contenente un (quadruplo) legame metallo-metallo \xc3\xa8 la specie di molibdeno(II) [(H\xe2\x82\x82O)\xe2\x82\x84-Mo\xe2\x89\xa3Mo-(OH\xe2\x82\x82)\xe2\x82\x84]\xe2\x81\xb4\xe2\x81\xba. Ogni molibdeno \xc3\xa8 attorniato da quattro molecole d'acqua con geometria planare quadrata, con una struttura simile a quella nota per il complesso [Mo\xe2\x82\x82Cl\xe2\x82\x88]4\xe2\x80\x93; non si pu\xc3\xb2 per\xc3\xb2 escludere la presenza di una quinta molecola d'acqua in posizione assiale._NEWLINE_Nella seconda e terza serie di transizione ci sono pochissimi acquoioni con numero di ossidazione +2 o +3. Nello stato di ossidazione +4 esistono solo specie idrolizzate.\n_START_SECTION_\nMetalli dei gruppi 13, 14 e 15\n_START_PARAGRAPH_\nL'acquoione dell'alluminio, [Al(H\xe2\x82\x82O)\xe2\x82\x86]\xc2\xb3\xe2\x81\xba \xc3\xa8 molto ben caratterizzato sia allo stato solido che in soluzione. Il nucleo AlO\xe2\x82\x86 ha simmetria ottaedrica. Anche gli acquoioni di gallio(III), indio(III) e tallio(III) hanno numero di solvatazione 6. Si presume che l'acquoione di tallio(I) sia esacoordinato, ma non ci sono valide prove sperimentali. Il raggio di Shannon di Tl\xe2\x81\xba \xc3\xa8 150\xc2\xa0pm, non molto diverso da quello di K\xe2\x81\xba, 138\xc2\xa0pm, per cui alcune somiglianze chimiche tra Tl\xe2\x81\xba e K\xe2\x81\xba sono prevedibili, e sono state osservate._NEWLINE_Il numero di solvatazione dell'acquoione stagno(II),  [Sn(H\xe2\x82\x82O)\xe2\x82\x99]\xc2\xb2\xe2\x81\xba, non \xc3\xa8 noto con precisione a causa dell'idrolisi presente nelle soluzioni concentrate necessarie per le misure di scattering dei raggi X. Lo stesso vale per l'acquoione del piombo(II)._NEWLINE_Nel bismuto(III) si ha evidenza indiretta per un numero di solvatazione 9. Allo stato solido \xc3\xa8 stata caratterizzata una specie nonaidrata, con struttura di prisma trigonale tricappato. Il raggio di Shannon per il bismuto a coordinazione nove \xc3\xa8 115\xc2\xa0pm, comparabile con quello del neodimio (116,3\xc2\xa0pm) per il quale il numero di solvatazione 9 \xc3\xa8 ampiamente provato."