
【化】 diaquooxonium ion
三水合氢离子(英文:oxonium trihydrate 或hydronium ion trihydrate)是水合氢离子(H₃O⁺)与水分子结合形成的特定水合结构。其化学式通常表示为H₇O₃⁺ 或H₃O⁺·3H₂O,代表一个水合氢离子核心与三个水分子通过氢键紧密相连的稳定簇状离子。以下是详细解释:
核心化学含义
该离子本质上是质子(H⁺)在水溶液中的主要存在形式之一。游离质子会立即与水分子结合形成水合氢离子(H₃O⁺),而H₃O⁺在液态水中会进一步与水分子结合形成更大的水合簇。H₇O₃⁺ 就是其中一种被广泛研究和确认的、具有较高稳定性的水合结构。它代表了质子被三个水分子溶剂化的状态。
结构与稳定性
在H₇O₃⁺结构中,中心的H₃O⁺离子(氧原子带正电荷)作为质子给体,与周围三个水分子(作为质子受体)形成近乎对称的强氢键网络。这种结构在液态水、酸溶液以及某些晶体结构中已被光谱学(如红外光谱)和理论计算(如密度泛函理论)证实是稳定存在的。它常被视为更大水合簇(如Eigen阳离子 H₉O₄⁺)的组成部分或特定环境下的稳定形态。
在溶液化学中的意义
三水合氢离子是理解水溶液中质子传递(Grotthuss机制)的关键模型之一。质子在水中的快速迁移并非依靠H₃O⁺本身的移动,而是通过氢键网络的重排和质子在不同水分子/水合簇间的跳跃实现。H₇O₃⁺等水合结构是这一动态过程中的重要中间体或局部稳定构型。
汉英术语对照与语境
权威参考来源:
水合氢离子是氢离子(H⁺)与水分子结合形成的结构,而“三水合氢离子”通常指更复杂的水合形式。以下是详细解释:
水合氢离子是氢离子(H⁺)与水分子通过配位键结合形成的络合物,最常见的形式是H₃O⁺(一个H⁺与一个H₂O结合)。这种结构也被称为氧鎓离子,是水溶液中氢离子的主要存在形式。
“三水合”可能指氢离子与三个水分子结合,形成如H₇O₃⁺(H⁺·3H₂O)的结构。这种形式属于扩展的水合结构,实际研究中还可能存在其他形式(如H₅O₂⁺、H₉O₄⁺等),具体取决于水分子排列方式。
为方便书写,水溶液中的H₃O⁺常简化为H⁺,但严格来说两者在溶液中是等效的。例如,水的电离方程可写作: $$ 2text{H}_2text{O} rightleftharpoons text{H}_3text{O}^+ + text{OH}^- $$
部分资料认为“三水合”可能指H₃O⁺周围存在更多水分子形成的溶剂化层,而非直接结合三个水分子。这类结构在溶液化学中常通过光谱学或理论计算研究。
如需进一步了解具体实验数据或结构模型,可参考化学教材或专业文献(如、6的权威来源)。
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