离子水合作用

离子水合作用

离子水合作用是离子与水分子通过静电作用（离子-偶极作用）结合的过程，属于化学学科范畴，其外文名为ion hydration或hydration of ions 。

该作用促使水分子包裹离子形成水合团簇，其结构随水分子数目变化呈现正八面体（如Cl⁻、Br⁻）、正四面体（如NH₄⁺）等构型，钠离子可结合多达二十个水分子 。水合程度与离子电负性相关，强水合离子（如Cl⁻）增强水分子间氢键，弱水合离子则破坏氢键结构，同时导致体系焓的升高或降低 。

该现象的早期研究可追溯至1900年德国物理化学家沃尔特·能斯特的迁移实验 。2018年北京大学江颖团队与中国科学院合作，首次获得水合钠离子的原子级分辨图像，并发现包含特定数目水分子的钠离子水合物在氯化钠表面呈现扩散幻数效应，其迁移率比其他水合物高1-2个量级 。该成果发表于《自然》杂志，揭示了水合离子微观结构与输运性质的关联 。2025年，北京大学王恩哥、江颖团队凭借“水的氢键强度及动力学过程全量子效应研究”获得国家自然科学奖一等奖，其研究揭示了离子水合物的“幻数效应” 。

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