水化质子英文解释翻译、水化质子的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 proton hydrate

分词翻译：

水化的英语翻译：

【医】 hydration

质子的英语翻译：

proton
【化】 hydrion; merron; proton
【医】 proton; uron

专业解析

水化质子（Hydrated Proton）是化学中描述氢离子（H⁺）在水溶液中存在形式的专业术语。由于氢离子本身（即裸露的质子）电荷密度极高，它不能单独稳定存在于水溶液中，而是会立即与水分子结合形成水合结构。以下是其详细解释：

核心定义与结构
水化质子最典型且稳定的存在形式是水合氢离子（Hydronium Ion），化学式为H₃O⁺。它是由一个质子（H⁺）与一个水分子（H₂O）结合形成的带正电的离子。这是氢离子在水中最简单的稳定水合形式。
更广泛的水合结构
实际上，水化质子的结构比单一的 H₃O⁺ 更为复杂和动态。质子在水溶液中通过氢键网络被多个水分子共同稳定化。常见的、能量较低的水合结构包括：
- Eigen 阳离子 (H₉O₄⁺)：这是指 H₃O⁺ 核心被三个水分子通过氢键紧密包围形成的结构，可表示为 H₃O⁺(H₂O)₃。这是水化质子的一种重要稳定构型。
- Zundel 阳离子 (H₅O₂⁺)：这是指质子被两个水分子对称地共享，形成 [H₂O···H⁺···OH₂]⁺ 的结构。
  这些结构（H₃O⁺, H₅O₂⁺, H₉O₄⁺）在水溶液中通过氢键网络快速相互转换，质子通过Grotthuss机制（见下文）在相邻水分子间跳跃传递。
形成与本质
水化质子的形成源于酸在水中的电离。例如，当氯化氢（HCl）溶于水时发生反应：

$$

ce{HCl + H2O -> H3O+ + Cl-}

$$

这里产生的 H₃O⁺ 就是水化质子的主要代表形式。因此，水化质子的存在是水溶液呈现酸性的根本原因（根据Brønsted-Lowry酸碱理论，酸是质子供体）。
重要性
- 酸化学的核心：水化质子（H₃O⁺）是水溶液中所有酸强度的基准。溶液的pH值即定义为氢离子活度的负对数（pH = -log₁₀ [H⁺]），这里的 [H⁺] 实际指的是水化质子（主要是 H₃O⁺）的浓度。
- 质子传递的关键载体：水化质子独特的结构和动态行为（如Grotthuss机制，即质子通过氢键网络的重排进行跳跃传导，而非离子本身的扩散）使得它在水溶液中的迁移率异常高，这对酸催化反应、生物体内的质子传递（如ATP合成）等过程至关重要。

水化质子是指氢离子（H⁺）在水溶液中因强水合作用而形成的各种稳定水合结构的总称，其中水合氢离子（H₃O⁺）是最基本和常见的代表形式。更准确地说，它是一个被水分子网络（如Eigen阳离子 H₉O₄⁺ 或 Zundel阳离子 H₅O₂⁺）高度溶剂化、结构动态且快速迁移的实体。它是水溶液酸性的直接体现者和质子传递过程的核心载体。

参考来源：

IUPAC Gold Book - Hydronium Ion: https://goldbook.iupac.org/terms/view/H02904 (国际纯粹与应用化学联合会标准术语)
"Structure and Dynamics of the Hydrated Proton" - Chemical Reviews: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/cr020692+ (权威综述)
"The Nature of the Hydrated Excess Proton in Water" - Nature: https://www.nature.com/articles/369471a0 (经典研究)
Physical Chemistry by Peter Atkins & Julio de Paula (标准物理化学教材)
"Grotthuss Mechanism" - Accounts of Chemical Research: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ar9002718 (质子传递机制研究)

网络扩展解释

“水化质子”是化学中描述质子（H⁺）在水溶液中存在形式的术语。由于质子本身无法单独稳定存在于水中，它会与水分子结合形成水合结构。以下是详细解释：

1.基本定义

水化质子（Hydrated Proton）指质子（H⁺）通过氢键与水分子结合形成的复合离子。最常见的结构是H₃O⁺（水合氢离子），即一个质子与一个水分子结合。但实际溶液中，质子可能被多个水分子包围，形成更复杂的水合结构（如H₅O₂⁺、H₉O₄⁺等）。

2.形成过程

当酸（如HCl）溶解于水时，释放出H⁺： $$ text{HCl} rightarrow text{H⁺} + text{Cl⁻} $$ 由于H⁺高度不稳定，立即与水分子结合： $$ text{H⁺} + text{H₂O} rightarrow text{H₃O⁺} $$ 这一过程是自发且瞬时的。

3.结构与动态性

H₃O⁺：一个质子与一个水分子通过共价键结合，形成三角锥形结构。
扩展水合结构：实际溶液中，H₃O⁺会通过氢键与周围水分子进一步结合，形成如H₅O₂⁺（两个水分子夹住质子）或更大的簇状结构。
质子传递机制：质子在水中的迁移并非通过离子本身的移动，而是通过氢键网络的快速重组（Grotthuss机制），类似于“多米诺骨牌”效应。

4.化学意义

酸碱反应的核心：根据布朗斯特-劳里理论，酸是质子供体，水化质子是酸性溶液的关键载体。
pH值的计算：溶液中水化质子的浓度直接决定pH值： $$ text{pH} = -log[text{H₃O⁺}] $$
生物与工业应用：参与酶催化、电池电解质传导、腐蚀过程等。

5.常见误区

“游离质子”不存在：所有溶液中的H⁺均以水化形式存在。
与“水解”的区别：水解是物质与水发生的分解反应，而水化是质子与水的结合过程。

总结来说，水化质子是水溶液中质子的稳定存在形式，其动态结构和传递机制对理解溶液化学、电化学及生命科学中的许多过程至关重要。