水合焓

水合焓（英語：Hydration enthalpy），又称水合能（英語：Hydration energy）、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${\ce {M+(g) {+}X^-(g) -> MX(aq)}}$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，本文记为$\Delta H_{hyd}^{0}$。

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。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。

如果${\ce {A+}}$的水合焓已知，则可由离子化合物${\ce {AB}}$的水合焓$\Delta _{hyd}(\mathrm {B^{-}+A^{+}} )$减去${\ce {A+}}$的水合焓计算离子${\ce {B-}}$的水合焓，如下式所示：

$\Delta _{hyd}(\mathrm {B^{-}} )=\Delta _{hyd}(\mathrm {B^{-}+A^{+}} )-\Delta _{hyd}(\mathrm {A^{+}} )$

而$\Delta _{hyd}(\mathrm {B^{-}+A^{+}} )$可通过实验测定${\ce {AB}}$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。一般可取${\ce {A+}}$为质子${\ce {H+}}$（同理，若欲求阳离子的水合焓，可用氢氧根${\ce {OH-}}$的水合焓计算）来计算所求阴离子的水合焓。

经验公式

有人提出过以下两个计算水合焓的经验公式：

$\Delta H_{hyd}^{0}=-{\frac {7\times 10^{4}Z^{2}}{r+85}}$（kJ/mol），其中$Z$为离子电荷数，$r$为离子半径（pm）；

$\Delta H_{hyd}^{0}=-{\frac {930(Z-0.2)^{2}}{r+1-{\frac {1}{2}}Z}}$（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${\ce {OH-}}$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${\ce {H+}}$和${\ce {OH-}}$的水合焓分别约为-1150kJ/mol与-520kJ/mol。

参见

• 焓变
• 水合
• 溶剂化