-
水化作用
鎖定
- 中文名
- 水化作用
- 外文名
- hydration
- 形 式
- 水化離子
- 性 質
- 名詞
- 領 域
- 化學
水化作用存在形式
水溶液中離子一般均以水化離子的形式存在。根據X射線衍射分析,液態水是微觀晶體,在短程和短時間內具有與冰相似的結構,即1箇中心水分子周圍有4個水分子佔在四面體的頂角包圍着它,四面體結構是通過氫鍵形成的。5個水分子沒有佔滿四面體的全部體積,是一個敞開式的鬆弛結構。離子溶入水中後,離子周圍存在着一個對水分子有明顯作用的空間,當水分子與離子間相互作用能大於水分子與水分子間的氫鍵能時,水的結構就遭到破壞,在離子周圍形成水化膜。緊靠離子的第一層水分子定向地與離子牢固結合,與離子一起移動,不受温度變化的影響,這樣的水化作用稱原水化或化學水化,它所包含的水分子數稱為原水化數。第一層以外的水分子也受到離子的吸引作用,使水的原有結構遭到敗壞,但由於距離稍遠,吸引較弱,與離子聯繫較松,這部分水化作用稱二級水化或物理水化。它所包含的水分子數隨温度的變化而改變,不是固定值。用不同方法測定原水化數,所得結果相差很大,這是因為不同方法測出的數值,都是原水化數加上部分二級水化數。用不同方法測出的常見離子的水化數見表。由表中數據可以看出離子半徑小,電荷數大的離子水化數大,在它周圍的水分子多,這些水分子都定向地牢固地與離子結合,失去了獨立運動的能力。離子周圍的第一層水分子數雖然不變,但並不是同一個水分子永久地無限期地留在離子周圍,而是與外界的水分子不斷地相互交換,只是保持水化數不變。離子水化作用產生兩種影響,一是離子水化作用減少溶液“自由”水分子的數量,增加離子體積,因而改變電解質溶液中電解質的活度係數(使Y±增大)和電導性質。這是溶劑對溶質的影響;二是離子水化往往破壞附近水層中的正四面體結構。降低離子鄰近水分子層的相對介電常數,這是溶質對溶劑的影響。
水化作用水化
Hydration
這層水分子的數目稱為水化數(hydration number)。這是一種“溶劑化”過程,任何物質的溶解必定伴隨有溶劑化(solvation),即溶質分子或離子通過靜電作用、氫鍵、範氏引力、甚至配鍵與溶劑分子作用產生溶劑化粒子,促進了溶解過程。許多物質能溶於水,是與水有很強的水化能力分不開的。水化的概念對於電解質溶液結構的探討及其性質的理論計算很重要,但它是靜電作用的結果,與化學結合不同。有些離子能通過配鍵與水分子結合,形成固定的配位水,如Cu(H2O)42+,可存在於水溶液以至氣態和離子晶體中,稱為水合離子,其過程為“水合作用”,但英語仍作hydration。
水化作用水合
水與另一物質分子化合成為一個分子的反應過程。水分子以其氫和羥基與物質分子的不飽和鍵加成生成新的化合物,此種合成方法在有機化工生產中得到應用。水以水分子的形式與物質的分子結合形成複合物(如鹽類的含水晶體,烴類的水合物等)的過程,也可廣義地稱為水合。水合屬於化學變化
根據馬爾科夫尼科夫規則,只有乙烯水合可生成伯醇,其他烯烴水合均只能生成仲醇或叔醇。烯烴水合有直接水合和間接水合兩種方法。間接水合法是先用硫酸吸收烯烴成為硫酸酯,後者再進行水解。這是較老的生產方法,現已為直接水合法所取代。直接水合法採用酸性催化劑(見酸鹼催化劑),如用載於硅藻土上的磷酸催化劑、氧化鎢、磷鎢酸以及強酸性離子交換樹脂等。烯烴水合是放熱反應,温度低對平衡有利,但温度的選定主要決定於催化劑的活性(見催化活性)。升高壓力能提高平衡轉化率,但以不致使氣相中的水蒸氣在催化劑表面凝結為限。
用硫酸為催化劑時反應可在常壓下進行,在加壓下可以不用催化劑。
水合
CH≡CH+H2O─→CH3CHO
水合過程是有機合成方法之一,但作為重要的生產方法,還只限於少數類型產品,如乙醇及二元醇