水合質子

水合質子指的是氫原子在失去電子後，剩餘由1個質子構成的核，即氫離子。氫離子是“裸露”的質子，半徑很小，易被水分子吸引生成水合質子，通常用H₃O⁺表示，所以水的電離可以用以下方程式表示2H₂O=H₃O⁺ +OH^-。

基本介紹

• 中文名：水合質子
• 外文名：Hydrated proton
• 別稱：水合氫離子
• 學科：化學
• 相關概念：勢壘

簡介

水合質子也稱水合氫離子，指的是氫原子在失去電子後，剩餘由1個質子構成的核，即氫離子，氫離子是“裸露”的質子，半徑很小，易被水分子吸引生成水合質子，通常用H₃O⁺表示，所以水的電離可以用以下方程式表示2H₂O=H₃O⁺ +OH^-。

形成原理

水（H₂O）的中心元素是O，O的最外層有6個電子，其中有一對在2s軌道，四個電子在2p軌道（其中一對電子在2px軌道，剩下兩個分別在2py和2pz），這裡面2py,2pz的那兩個電子分別與氫成鍵，剩下一對電子空餘。水合質子H₃O⁺中，就是有一個H⁺與空餘的2px軌道中的電子對成鍵所構成的(這裡面氫核周圍沒有電子，氧把兩個電子都給H，形成配位鍵)，但不改變原來的sp3雜化。

水合質子

實質上，水合質子更實質的存在是H₉O₄⁺，即四個水分子的氧原子與一個質子形成配位鍵。

結構

水合質子的結構問題一直是分析界的一大難題，質子在水中的狀態，並不是一般認為是H₃O⁺的結構或者H₅O₂⁺的結構，X射線衍射結果表明，存在的氫鍵並不是傳統意義上的O——H···O，而是O···H···O，後者擁有更短的O···O間距和更低的勢壘，使得質子可以輕易的在兩側勢井中移動，中間勢壘低，加上質子具有類似於電子透射勢壘的運動，使得質子被束縛在兩個氧之間，但是卻是非定域的。

由於它是堆成結構，中間勢壘低，在低振動態的情況下，分子就可以越過勢壘，就會有很高的透射率。因此常溫下存在這種結構是可能的。