
水合热(Hydration Heat)是指物质(通常是离子或化合物)与水分子结合形成水合物时,释放或吸收的热量。在化学和热力学领域,该过程通常表现为放热反应,即释放热量。
汉英释义
中文“水合热”对应英文“Heat of Hydration”,特指物质发生水合作用(Hydration)时伴随的热效应。例如,无水硫酸铜(CuSO₄)吸水形成五水合硫酸铜(CuSO₄·5H₂O)会释放热量,该热量即为水合热 。
热力学本质
水合热本质上是水分子与溶质粒子(如离子)结合形成水合壳层(Hydration Shell)时,系统焓变(ΔH)的负值(即放热)。其数值可通过量热实验测定,单位为kJ/mol 。计算公式可表示为:
$$ Delta H_{text{hyd}} = -Q / n $$
其中 ( Q ) 为释放热量,( n ) 为水合物质的摩尔数。
水泥硬化工程
硅酸盐水泥的主要成分(如C₃A、C₃S)与水反应生成水合硅酸钙,释放大量水合热。若散热不当可能导致混凝土结构开裂,需通过冷却骨料或分阶段浇筑控制温度 。
生物代谢过程
细胞内离子(如K⁺、Na⁺)的水合作用影响蛋白质构象和酶活性。水合热数据可用于计算生物能量传递效率,例如ATP水解时水合能贡献约10%的自由能变化 。
离子 | Li⁺ | Na⁺ | K⁺ | Mg²⁺ | Ca²⁺ |
---|---|---|---|---|---|
水合热 | -515 | -405 | -321 | -1920 | -1577 |
数据来源:CRC Handbook of Chemistry and Physics (第102版) 。
参考文献来源
水合热是化学中描述物质溶解或水合过程中能量变化的重要概念,其核心定义和解释如下:
水合热指气态离子与水分子结合形成水合离子时释放的热量。例如,当气态Cu²⁺与水分子通过静电作用结合时,释放的能量即为Cu²⁺的水合热。这一过程属于溶解反应的放热阶段,与破坏溶质晶格结构(吸热)共同构成溶解的总热效应。
水合热仅指水合过程的焓变,而溶解热是溶解全过程(吸热+放热)的总能量变化。例如,通过铜离子分步溶解的案例,明确了水合热的局部性特征。
如需进一步了解具体物质的水合热数据或热力学计算,可参考化学热力学教材或专业数据库。
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