
【化】 diaquooxonium ion
三水合氫離子(英文:oxonium trihydrate 或hydronium ion trihydrate)是水合氫離子(H₃O⁺)與水分子結合形成的特定水合結構。其化學式通常表示為H₇O₃⁺ 或H₃O⁺·3H₂O,代表一個水合氫離子核心與三個水分子通過氫鍵緊密相連的穩定簇狀離子。以下是詳細解釋:
核心化學含義
該離子本質上是質子(H⁺)在水溶液中的主要存在形式之一。遊離質子會立即與水分子結合形成水合氫離子(H₃O⁺),而H₃O⁺在液态水中會進一步與水分子結合形成更大的水合簇。H₇O₃⁺ 就是其中一種被廣泛研究和确認的、具有較高穩定性的水合結構。它代表了質子被三個水分子溶劑化的狀态。
結構與穩定性
在H₇O₃⁺結構中,中心的H₃O⁺離子(氧原子帶正電荷)作為質子給體,與周圍三個水分子(作為質子受體)形成近乎對稱的強氫鍵網絡。這種結構在液态水、酸溶液以及某些晶體結構中已被光譜學(如紅外光譜)和理論計算(如密度泛函理論)證實是穩定存在的。它常被視為更大水合簇(如Eigen陽離子 H₉O₄⁺)的組成部分或特定環境下的穩定形态。
在溶液化學中的意義
三水合氫離子是理解水溶液中質子傳遞(Grotthuss機制)的關鍵模型之一。質子在水中的快速遷移并非依靠H₃O⁺本身的移動,而是通過氫鍵網絡的重排和質子在不同水分子/水合簇間的跳躍實現。H₇O₃⁺等水合結構是這一動态過程中的重要中間體或局部穩定構型。
漢英術語對照與語境
權威參考來源:
水合氫離子是氫離子(H⁺)與水分子結合形成的結構,而“三水合氫離子”通常指更複雜的水合形式。以下是詳細解釋:
水合氫離子是氫離子(H⁺)與水分子通過配位鍵結合形成的絡合物,最常見的形式是H₃O⁺(一個H⁺與一個H₂O結合)。這種結構也被稱為氧鎓離子,是水溶液中氫離子的主要存在形式。
“三水合”可能指氫離子與三個水分子結合,形成如H₇O₃⁺(H⁺·3H₂O)的結構。這種形式屬于擴展的水合結構,實際研究中還可能存在其他形式(如H₅O₂⁺、H₉O₄⁺等),具體取決于水分子排列方式。
為方便書寫,水溶液中的H₃O⁺常簡化為H⁺,但嚴格來說兩者在溶液中是等效的。例如,水的電離方程可寫作: $$ 2text{H}_2text{O} rightleftharpoons text{H}_3text{O}^+ + text{OH}^- $$
部分資料認為“三水合”可能指H₃O⁺周圍存在更多水分子形成的溶劑化層,而非直接結合三個水分子。這類結構在溶液化學中常通過光譜學或理論計算研究。
如需進一步了解具體實驗數據或結構模型,可參考化學教材或專業文獻(如、6的權威來源)。
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