離子水合作用

離子水合作用指的是離子和水分子之間的靜電作用（屬於離子-偶極作用）。當離子進入水中時，這種靜電作用就使水分子朝離子圍攏過來，最終使水分子與離子以特定的方式結合——以離子對的形式或水分子包圍離子的形式。離子水合作用可使體系的焓升高或降低。

基本介紹

• 中文名：離子水合作用
• 外文名：ion hydration 或 hydration of ions
• 所屬學科：化學
• 作用類型：離子-偶極作用
• 作用對象：水分子、離子
• 形成的結構：離子對、水分子包圍離子

引言

離子-偶極作用指的是離子和具有偶極矩的中性分子之間的靜電吸引力。正離子和分子具有負電荷的一端相互吸引；負離子和分子具有正電荷的一端相互吸引。離子和水分子之間就有這樣的吸引力，所以正離子和水分子的氧原子相互吸引，負離子則和水分子的氫原子相互吸引。

結合方式

離子對

水中的正離子和負離子相互吸引，可以形成離子對（ion pair）。離子濃度越高越容易形成離子對。離子對中的正負離子之間可能沒有水分子，也可能有水分子。正負離子之間沒有水分子的是緊密離子對，正負離子之間有水分子的是鬆散離子對。離子對的結構主要有下圖1、圖2、圖3所示三種類型：

圖1

圖2

圖3

其中第一張圖是緊密離子對，第二、三張圖是兩種不同結構的鬆散離子對。

水分子包圍離子

另一種結合方式是多個水分子把一個離子包裹在中間，使之與別的離子分開，如下圖4所示：

圖4

圖4中所示是一個正（陽）離子和六個水分子結合，形成正八面體結構，實例有氯離子（Cl） 和溴離子（Br）。除此之外，還有一個離子和四個水分子結合，形成正四面體的情況，如銨離子（NH₄）；一個離子和二十個水分子結合，如 Na(H₂O)₂₀。；還有一個離子和其它數目的水分子結合的情況。

焓變

研究離子水合作用帶來的焓變，可以把離子的水合過程分為下面三個過程：

正負離子被拉開，這個過程中焓升高；

水分子與水分子之間的吸引變弱，這個過程中焓升高；

水分子和離子結合，這個過程中焓降低。

如果第1、2過程中焓增加的總量比第3過程中焓的降低量要大，那么總焓變是增加的，意味著整個水合過程是吸熱的。反之則是放熱的。