
【化】 hydrated cation
hydration
【化】 hydration
【医】 hydration
cation; positive ion
【化】 cation
【医】 cathodolyte; cation; kathion; kation; positive ion
水合阳离子(Hydrated Cation)是溶解于水中的阳离子与水分子通过配位键结合形成的稳定结构。这一现象在电解质溶液中普遍存在,其水合作用直接影响溶液的物理化学性质。根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)定义,水合作用包含离子与极性水分子间的静电相互作用和配位结合[参考:IUPAC Gold Book,https://goldbook.iupac.org/]。
从结构特征看,典型的水合阳离子如[ Al(H_2O)_6^{3+} ]呈现八面体构型,中心金属离子被六个水分子包围。水合数(配位水分子的数量)取决于离子半径和电荷密度,例如钠离子(Na⁺)通常具有4-6个配位水分子,而镁离子(Mg²⁺)可达6-8个[参考:University of Cambridge化学系教材,https://www.ch.cam.ac.uk/]。
在实际应用中,水合阳离子的迁移率影响电池电解质的导电性能。美国能源部研究显示,锂离子电池中Li⁺的水合层结构会降低离子迁移速度[参考:DOE报告,https://www.energy.gov/]。生物体内,钙离子(Ca²⁺)的水合状态对细胞信号传导和酶活性调节起关键作用[参考:Nature Chemistry,https://www.nature.com/nchem/]。
水合阳离子是指阳离子(带正电荷的离子)在水中与水分子通过极性作用结合形成的复合结构。以下是详细解释:
形成机制与结构特点
当盐类溶解于水时,阳离子(如Na⁺、Fe²⁺)会被极性水分子包围。由于水分子具有强极性,其带负电的氧端会定向排列在阳离子周围,形成稳定的配位结构。例如,[Fe(H₂O)₆]²⁺表示一个Fe²⁺被6个水分子配位包围()。
溶剂化作用的关键性
水分子的极性导致阳离子与H₂O之间产生静电吸引,这种作用称为溶剂化。溶剂化能削弱阳离子与阴离子间的静电引力,促使离子化合物溶解()。
水合阳离子的作用
典型示例
常见的水合阳离子包括:[Mg(H₂O)₆]²⁺(六水合镁离子)、[Al(H₂O)₆]³⁺(六水合铝离子)等。这类结构在溶液中普遍存在()。
水合阳离子是溶液化学的核心概念,其形成依赖于水分子极性与离子间的相互作用,对物质溶解、反应及溶液性质有重要影响。
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