水化質子英文解釋翻譯、水化質子的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 proton hydrate

分詞翻譯：

水化的英語翻譯：

【醫】 hydration

質子的英語翻譯：

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

專業解析

水化質子（Hydrated Proton）是化學中描述氫離子（H⁺）在水溶液中存在形式的專業術語。由于氫離子本身（即裸露的質子）電荷密度極高，它不能單獨穩定存在于水溶液中，而是會立即與水分子結合形成水合結構。以下是其詳細解釋：

核心定義與結構
水化質子最典型且穩定的存在形式是水合氫離子（Hydronium Ion），化學式為H₃O⁺。它是由一個質子（H⁺）與一個水分子（H₂O）結合形成的帶正電的離子。這是氫離子在水中最簡單的穩定水合形式。
更廣泛的水合結構
實際上，水化質子的結構比單一的 H₃O⁺ 更為複雜和動态。質子在水溶液中通過氫鍵網絡被多個水分子共同穩定化。常見的、能量較低的水合結構包括：
- Eigen 陽離子 (H₉O₄⁺)：這是指 H₃O⁺ 核心被三個水分子通過氫鍵緊密包圍形成的結構，可表示為 H₃O⁺(H₂O)₃。這是水化質子的一種重要穩定構型。
- Zundel 陽離子 (H₅O₂⁺)：這是指質子被兩個水分子對稱地共享，形成 [H₂O···H⁺···OH₂]⁺ 的結構。
  這些結構（H₃O⁺, H₅O₂⁺, H₉O₄⁺）在水溶液中通過氫鍵網絡快速相互轉換，質子通過Grotthuss機制（見下文）在相鄰水分子間跳躍傳遞。
形成與本質
水化質子的形成源于酸在水中的電離。例如，當氯化氫（HCl）溶于水時發生反應：

$$

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

$$

這裡産生的 H₃O⁺ 就是水化質子的主要代表形式。因此，水化質子的存在是水溶液呈現酸性的根本原因（根據Brønsted-Lowry酸堿理論，酸是質子供體）。
重要性
- 酸化學的核心：水化質子（H₃O⁺）是水溶液中所有酸強度的基準。溶液的pH值即定義為氫離子活度的負對數（pH = -log₁₀ [H⁺]），這裡的 [H⁺] 實際指的是水化質子（主要是 H₃O⁺）的濃度。
- 質子傳遞的關鍵載體：水化質子獨特的結構和動态行為（如Grotthuss機制，即質子通過氫鍵網絡的重排進行跳躍傳導，而非離子本身的擴散）使得它在水溶液中的遷移率異常高，這對酸催化反應、生物體内的質子傳遞（如ATP合成）等過程至關重要。

水化質子是指氫離子（H⁺）在水溶液中因強水合作用而形成的各種穩定水合結構的總稱，其中水合氫離子（H₃O⁺）是最基本和常見的代表形式。更準确地說，它是一個被水分子網絡（如Eigen陽離子 H₉O₄⁺ 或 Zundel陽離子 H₅O₂⁺）高度溶劑化、結構動态且快速遷移的實體。它是水溶液酸性的直接體現者和質子傳遞過程的核心載體。

參考來源：

IUPAC Gold Book - Hydronium Ion: https://goldbook.iupac.org/terms/view/H02904 (國際純粹與應用化學聯合會标準術語)
"Structure and Dynamics of the Hydrated Proton" - Chemical Reviews: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/cr020692+ (權威綜述)
"The Nature of the Hydrated Excess Proton in Water" - Nature: https://www.nature.com/articles/369471a0 (經典研究)
Physical Chemistry by Peter Atkins & Julio de Paula (标準物理化學教材)
"Grotthuss Mechanism" - Accounts of Chemical Research: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ar9002718 (質子傳遞機制研究)

網絡擴展解釋

“水化質子”是化學中描述質子（H⁺）在水溶液中存在形式的術語。由于質子本身無法單獨穩定存在于水中，它會與水分子結合形成水合結構。以下是詳細解釋：

1.基本定義

水化質子（Hydrated Proton）指質子（H⁺）通過氫鍵與水分子結合形成的複合離子。最常見的結構是H₃O⁺（水合氫離子），即一個質子與一個水分子結合。但實際溶液中，質子可能被多個水分子包圍，形成更複雜的水合結構（如H₅O₂⁺、H₉O₄⁺等）。

2.形成過程

當酸（如HCl）溶解于水時，釋放出H⁺： $$ text{HCl} rightarrow text{H⁺} + text{Cl⁻} $$ 由于H⁺高度不穩定，立即與水分子結合： $$ text{H⁺} + text{H₂O} rightarrow text{H₃O⁺} $$ 這一過程是自發且瞬時的。

3.結構與動态性

H₃O⁺：一個質子與一個水分子通過共價鍵結合，形成三角錐形結構。
擴展水合結構：實際溶液中，H₃O⁺會通過氫鍵與周圍水分子進一步結合，形成如H₅O₂⁺（兩個水分子夾住質子）或更大的簇狀結構。
質子傳遞機制：質子在水中的遷移并非通過離子本身的移動，而是通過氫鍵網絡的快速重組（Grotthuss機制），類似于“多米諾骨牌”效應。

4.化學意義

酸堿反應的核心：根據布朗斯特-勞裡理論，酸是質子供體，水化質子是酸性溶液的關鍵載體。
pH值的計算：溶液中水化質子的濃度直接決定pH值： $$ text{pH} = -log[text{H₃O⁺}] $$
生物與工業應用：參與酶催化、電池電解質傳導、腐蝕過程等。

5.常見誤區

“遊離質子”不存在：所有溶液中的H⁺均以水化形式存在。
與“水解”的區别：水解是物質與水發生的分解反應，而水化是質子與水的結合過程。

總結來說，水化質子是水溶液中質子的穩定存在形式，其動态結構和傳遞機制對理解溶液化學、電化學及生命科學中的許多過程至關重要。