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'''水合焓'''（{{lang-en|Hydration enthalpy}}），又称'''水合能'''（{{lang-en|Hydration energy}}）、'''水合热'''，指一[[摩尔 (单位)|摩尔]]气态[[离子]][[水合|与水结合]]的热效应。水合焓是[[溶剂化|溶剂化热]]在溶剂为水时的特殊情况，它对自然过程和人工过程热力学模型的建立都有着重大作用。

== 定义 ==
一摩尔气态离子与水结合形成（无限稀释溶液中的）水合离子，其过程中的[[焓变]]即为水合焓，也即[[热化学方程式]]<chem>M+(g) {+} X^-(g) -> MX(aq)</chem>的焓变（对于电荷数大于一的离子也有类似方程式），本文记为<math>\Delta H_{hyd}</math>。此外，上述过程的[[热力学自由能|自由能变]]称为水合焓。<ref name=bluebook>{{cite book|author1=北京师范大学无机化学教研室等|title=无机化学|url=https://archive.org/details/wujihuaxueshangc0001unse|date=2010-05|publisher=高等教育出版社|location=北京|isbn=9787040107685|edition=第四版}}</ref>水合离子中离子周围的水分子定向排列，因而较为稳定，故上述方程式通常为放热<ref name=thermo>{{cite book|author1=唐宗薰|title=无机化学热力学|publisher=科学出版社|isbn=9787030281944}}</ref>{{rp|122}}。

298K下的某种离子的水合焓称为标准水合焓<ref name=thermo />{{rp|122}}，本文记为<math>\Delta H^0_{hyd}</math>。

== 计算与测定 ==
用绝热蒸气吸收[[量热计]]（adiabatic vapor absorption calorimeter）可测得离子化合物的水合焓<ref>{{cite journal|author1=Suzuki, M|author2=Ohashi, F|author3=Inukai, K|author4=Maeda, M|author5=Tomura, S|author6=Mizota, T|title=Hydration enthalpy measurement and evaluation as heat exchangers of allophane and imogolite|journal=Journal of the Ceramic Society of Japan|date=2001-08|volume=109|issue=8|pages=681-685|doi=10.2109/jcersj.109.1272_681}}</ref>。因为溶液中同时存有正负离子，故如此直接测定无法得到每种离子的水合焓，只能得到正负离子水合焓之和<ref name=thermo />{{rp|122}}。

如果<chem>A+</chem>的水合焓已知，则可由离子化合物<chem>AB</chem>的水合焓<math>\Delta_{hyd}(\mathrm{B^-+A^+})</math>减去<chem>A+</chem>的水合焓计算离子<chem>B-</chem>的水合焓，如下式所示：
:<math>\Delta_{hyd}(\mathrm{B^-}) = \Delta_{hyd}(\mathrm{B^-+A^+}) - \Delta_{hyd}(\mathrm{A^+})</math>
而<math>\Delta_{hyd}(\mathrm{B^-+A^+})</math>可通过实验测定<chem>AB</chem>的[[溶解焓]]和[[晶格焓]]并根据[[盖斯定律]]计算得到。可见，这一方法完全依赖于现有的数据。<ref name=bluebook /><ref name=cal>{{cite journal|author1=Mejias J A|author2=Lago S|title=Calculation of the absolute hydration enthalpy and free energy of H<sup>+</sup> and OH<sup>−</sup>|journal=Journal of Chemical Physics|date=2000-11-01|volume=113|issue=17|pages=7306-7316|url=http://aip.scitation.org/doi/pdf/10.1063/1.1313793|accessdate=2017-02-11}}</ref><ref name=thermo />{{rp|122}}一般可取<chem>A+</chem>为[[质子]]<chem>H+</chem>（同理，若欲求阳离子的水合焓，可用[[氢氧根]]<chem>OH-</chem>的水合焓计算）来计算所求阴离子的水合焓<ref name=thermo />{{rp|122-124}}<ref name=cal /><ref>{{cite journal|author1=Zhan C|author2=Dixon D A|title=Absolute Hydration Free Energy of the Proton from First-Principles Electronic Structure Calculations|journal=Journal of Physical Chemistry A|date=2001|volume=105|issue=51|pages=11534-11540}}</ref>。

=== 经验公式 ===
有人提出过以下两个计算水合焓的经验公式：
:<math>\Delta H^0_{hyd} = -\frac{7 \times 10^4Z^2}{r + 85}</math>（kJ/mol），其中<math>Z</math>为离子电荷数，<math>r</math>为离子半径（[[皮米|pm]]）；
:<math>\Delta H^0_{hyd} = -\frac{930(Z - 0.2)^2}{r + 1 - \frac{1}{2}Z}</math>（kJ/mol），其中<math>Z</math>为离子电荷数，<math>r</math>为阳离子的[[鲍林单价离子半径]]（[[埃|Å]]）。<ref name=thermo />

== 质子与氢氧根的水合能 ==
从[[#计算与测定|“计算与测定”一节]]可以看出，质子、氢氧根<chem>OH-</chem>的水合焓是水溶液热力学中关键的数值。2000年的一份研究计算出<chem>H+</chem>和<chem>OH-</chem>的水合焓分别约为-1150kJ/mol与-520kJ/mol。<ref name=cal />

== 参见 ==
* [[焓变]]
* [[水合]]
* [[溶剂化]]

== 参考文献 ==
{{reflist}}

[[Category:物理化学]]