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
  
    
      
        
          
            M
            
              +
            
          
          
            (
            g
            )
          
          
            +
          
          X
          
            −
          
          
            (
            g
            )
          
          ⟶
          MX
          
            (
            aq
            )
          
        
      
    
    {\displaystyle {\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
  
    
      
        Δ
        
          H
          
            h
            y
            d
          
        
      
    
    {\displaystyle \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
  
    
      
        Δ
        
          H
          
            h
            y
            d
          
          
            0
          
        
      
    
    {\displaystyle \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
  
    
      
        
          
            A
            
              +
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\ce {A+}}}
  
的水合焓已知，则可由离子化合物
  
    
      
        
          AB
        
      
    
    {\displaystyle {\ce {AB}}}
  
的水合焓
  
    
      
        
          Δ
          
            h
            y
            d
          
        
        (
        
          
            B
            
              −
            
          
          +
          
            A
            
              +
            
          
        
        )
      
    
    {\displaystyle \Delta _{hyd}(\mathrm {B^{-}+A^{+}} )}
  
减去
  
    
      
        
          
            A
            
              +
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\ce {A+}}}
  
的水合焓计算离子
  
    
      
        
          
            B
            
              −
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\ce {B-}}}
  
的水合焓，如下式所示：

  
    
      
        
          Δ
          
            h
            y
            d
          
        
        (
        
          
            B
            
              −
            
          
        
        )
        =
        
          Δ
          
            h
            y
            d
          
        
        (
        
          
            B
            
              −
            
          
          +
          
            A
            
              +
            
          
        
        )
        −
        
          Δ
          
            h
            y
            d
          
        
        (
        
          
            A
            
              +
            
          
        
        )
      
    
    {\displaystyle \Delta _{hyd}(\mathrm {B^{-}} )=\Delta _{hyd}(\mathrm {B^{-}+A^{+}} )-\Delta _{hyd}(\mathrm {A^{+}} )}
  

而
  
    
      
        
          Δ
          
            h
            y
            d
          
        
        (
        
          
            B
            
              −
            
          
          +
          
            A
            
              +
            
          
        
        )
      
    
    {\displaystyle \Delta _{hyd}(\mathrm {B^{-}+A^{+}} )}
  
可通过实验测定
  
    
      
        
          AB
        
      
    
    {\displaystyle {\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
  
    
      
        
          
            A
            
              +
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\ce {A+}}}
  
为质子
  
    
      
        
          
            H
            
              +
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\ce {H+}}}
  
（同理，若欲求阳离子的水合焓，可用氢氧根
  
    
      
        
          
            OH
            
              −
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\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：

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

  
    
      
        Δ
        
          H
          
            h
            y
            d
          
          
            0
          
        
        =
        −
        
          
            
              930
              (
              Z
              −
              0.2
              
                )
                
                  2
                
              
            
            
              r
              +
              1
              −
              
                
                  1
                  2
                
              
              Z
            
          
        
      
    
    {\displaystyle \Delta H_{hyd}^{0}=-{\frac {930(Z-0.2)^{2}}{r+1-{\frac {1}{2}}Z}}}
  
（kJ/mol），其中
  
    
      
        Z
      
    
    {\displaystyle Z}
  
为离子电荷数，
  
    
      
        r
      
    
    {\displaystyle r}
  
为阳离子的鲍林单价离子半径（A）。


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
  
    
      
        
          
            OH
            
              −
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\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
  
    
      
        
          
            H
            
              +
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\ce {H+}}}
  
和
  
    
      
        
          
            OH
            
              −
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\ce {OH-}}}
  
的水合焓分别约为-1150kJ/mol与-520kJ/mol。


参见 焓变
水合
溶剂化


参考文献