水合焓

水合焓(),又称水合能()、水合热,指一摩尔气态离子与水结合的热效应。水合焓是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M+(g) {+} X^-(g) -> MX(aq)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\Delta H_{hyd}。此外,上述过程的自由能变称为水合焓。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。

298K下的某种离子的水合焓称为标准水合焓。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。

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

质子与氢氧根的水合能
从“计算与测定”一节可以看出,质子、氢氧根OH-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H+和OH-的水合焓分别约为-1150kJ/mol与-520kJ/mol。

参见

  • 焓变
  • 水合
  • 溶剂化

参考文献

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