單核水合離子的基本信息

水合質子

H。F。Halliwell與S。C。Nyburg于1963年推算出質子的水合焙為1091KJ/mol。可見溶液中不存在裸露的H+，而是以水合質子[H(H2O)n]+形式存在，式中n=1、2、3。。。。。。。

根據分子軌道理論計算，離子H3O+呈平面三角形。因此，H9O4+離子中的四個氧在同一平面上，結構如圖1（虛線表示氫鍵）： 

圖1水合質子

在垂直于此平面上，還有一水分子與中心氧原子以范德華力連結。

2。水合陽離子

在晶體中水合陽離子的結構與溶液中是不同的。現分述如下：

（1）晶體中水合陽離子結構

在含有結晶水的鹽類中，絕大多數的水合陽離子是水合配離子，即水分子藉氧原子的孤對電子向金屬陽離子的空軌道（多為雜化軌道）配位，形成電價或共價的配位鍵，常見水合離子結構如圖2所示： 

圖2常見水合配離子結構

在明礬中，在K+周圍的六個H20是靠靜電力結合的，一般不稱為六水合鉀配離子。

（2）溶液中水合陽離子結構

據Bockris研究指出，溶液中水合陽離子的水合水可分為一次水合水和二次水合水（又稱為初級水合水和次級水合水）。初級水合水是靠配位鍵與離子成鍵（因此，稱為化學水合），結合牢固，此水分子失去平動自由度，常伴隨離子一起移動，此即水合配離子。次級水合水是通過靜電作用（離子一偶極作用）在水合配離子上再結合的水分子。由于相距較遠，結合力較弱，常不伴隨離子一起移動。例如水合鈷離子[Co(OH2)n]2+，據配位化學知Co2+在水中是穩定的[Co(OH2)6]2+配離子存在，其配位數或水合數為6，這六個水在Co周圍呈八面體分布。但用壓縮系數法、水化嫡法測得其水合數為10~14，這是二級水合水同時被測出的結果，即還有八個水分子處于初級水合所形成的八個面的中心連線上，通過靜電作用而被固定在離Co2+的較遠位置上，其結構見圖3： 

圖3Co2+的水合

2。水合陰離子的結構

陰離子的電子較多而無空軌道，且半徑較大。因此，陰離子與水分子通常靠靜電引力或氫鍵作用形成水合陰離子，一般不能形成配位鍵，所以水合陰離子的水化數較小（如I-一的水合數常認為是0或1），結構亦簡單。

（1）晶體中水合陰離子結構

存在晶體中的結晶水絕大多數是配位于陽離子周圍，即以配位水形式存在，少數結晶水是與陰離子以氫鍵結合，此屬于結構水。如膽礬中有四個H2O配位于Cu2+周圍，一個H2O與SO42-以氫鍵鍵合形成一個水合硫酸根離子，其結構見圖4： 

圖4膽礬結構

也有人認為此結構水是與二個SO42-以氫鍵相結合。

（2）水溶液中水合陰離子結構

經x-射線測定認為，在水溶液中鹵離子（X-）的周圍，有六個位于八面體頂點的水分子，其間以弱的靜電引力結合，因此，對于水合鹵離子一般不寫其水合形式:[X(H2O)6]-，而簡寫為X-。

對于水合氫氧根離子:[OH(H2O)m]-（m=1，2，3。。。。。。）中氫鍵起著決定性作用。如圖5所示：

圖5水合氫氧根離子的幾種可能結構

可見水合氫氧根離子的結構與水合質子結構相似。

總之，一切陰離子在水溶液中也是要發生水合的，只是周圍的水分子數較少，結合力較弱而已。