
【医】 hydronium
水合氢(英文:hydronium)是水分子与质子结合形成的带正电荷的离子,化学式为$text{H}_3text{O}^+$,属于氢氧化物离子的一种特殊存在形式。它在溶液化学中扮演核心角色,尤其在酸碱反应中作为质子的载体。
化学定义与结构
水合氢离子由三个氢原子和一个氧原子通过共价键结合,呈三角锥形结构。其形成过程可表示为:
$$
text{H}_2text{O} + text{H}^+ rightarrow text{H}_3text{O}^+
$$
该离子常见于酸性水溶液中,是布伦斯特-劳里酸理论中酸性质子传递的关键中间体(来源:IUPAC Gold Book)。
物理化学性质
检测与应用
现代光谱技术(如红外光谱、核磁共振)可捕捉其瞬态存在。工业上用于催化反应设计,例如燃料电池中的质子迁移过程(来源:ACS Catalysis)。
水合氢离子是水溶液中的氢离子(H⁺)与水分子结合形成的带正电的离子,化学式为H₃O⁺。以下是关键要点:
形成机制
氢离子(H⁺)是失去电子的质子,因半径极小且电荷密度高,极易被水分子中的氧原子吸引。氧原子通过孤对电子与H⁺形成配位键,生成H₃O⁺。这一过程可通过水的自偶电离方程式表示:
$$2text{H}_2text{O} rightleftharpoons text{H}_3text{O}^+ + text{OH}^-$$
结构与简写
H₃O⁺是最简单的氧鎓离子(Oxonium ion),由1个H⁺与1个H₂O结合而成。实际溶液中可能形成更复杂的水合结构(如H₅O₂⁺或H₉O₄⁺),但教学中通常简化为H₃O⁺。为方便书写,酸性溶液中的H⁺常被简化为“H⁺”,但需注意其本质是水合形态。
实际意义
水合氢离子是水溶液酸性的直接来源,参与酸碱反应时传递质子。例如,盐酸的电离可表示为:
$$text{HCl} + text{H}_2text{O} rightarrow text{H}_3text{O}^+ + text{Cl}^-$$
注意:部分资料可能错误表述为H₃O⁻(如),需以H₃O⁺为准。
【别人正在浏览】