水合质子
H。F。Halliwell与S。C。Nyburg于1963年推算出质子的水合焙为1091KJ/mol。可见溶液中不存在裸露的H ，而是以水合质子[H(H2O)n] 形式存在，式中n=1、2、3。。。。。。。
根据分子轨道理论计算，离子H3O 呈平面三角形。因此，H9O4 离子中的四个氧在同一平面上，结构如图1（虚线表示氢键）：
在垂直于此平面上，还有一水分子与中心氧原子以范德华力连结。
2。水合阳离子
在晶体中水合阳离子的结构与溶液中是不同的。现分述如下：
（1）晶体中水合阳离子结构
在含有结晶水的盐类中，绝大多数的水合阳离子是水合配离子，即水分子藉氧原子的孤对电子向金属阳离子的空轨道（多为杂化轨道）配位，形成电价或共价的配位键，常见水合离子结构如图2所示：
在明矾中，在K 周围的六个H20是靠静电力结合的，一般不称为六水合钾配离子。
（2）溶液中水合阳离子结构
据Bockris研究指出，溶液中水合阳离子的水合水可分为一次水合水和二次水合水（又称为初级水合水和次级水合水）。初级水合水是靠配位键与离子成键（因此，称为化学水合），结合牢固，此水分子失去平动自由度，常伴随离子一起移动，此即水合配离子。次级水合水是通过静电作用（离子一偶极作用）在水合配离子上再结合的水分子。由于相距较远，结合力较弱，常不伴随离子一起移动。例如水合钴离子[Co(OH2)n]2 ，据配位化学知Co2 在水中是稳定的[Co(OH2)6]2 配离子存在，其配位数或水合数为6，这六个水在Co周围呈八面体分布。但用压缩系数法、水化嫡法测得其水合数为10~14，这是二级水合水同时被测出的结果，即还有八个水分子处于初级水合所形成的八个面的中心连线上，通过静电作用而被固定在离Co2 的较远位置上，其结构见图3：
2。水合阴离子的结构
阴离子的电子较多而无空轨道，且半径较大。因此，阴离子与水分子通常靠静电引力或氢键作用形成水合阴离子，一般不能形成配位键，所以水合阴离子的水化数较小（如I-一的水合数常认为是0或1），结构亦简单。
（1）晶体中水合阴离子结构
存在晶体中的结晶水绝大多数是配位于阳离子周围，即以配位水形式存在，少数结晶水是与阴离子以氢键结合，此属于结构水。如胆矾中有四个H2O配位于Cu2 周围，一个H2O与SO42-以氢键键合形成一个水合硫酸根离子，其结构见图4：
也有人认为此结构水是与二个SO42-以氢键相结合。
（2）水溶液中水合阴离子结构
经x-射线测定认为，在水溶液中卤离子（X-）的周围，有六个位于八面体顶点的水分子，其间以弱的静电引力结合，因此，对于水合卤离子一般不写其水合形式:[X(H2O)6]-，而简写为X-。
对于水合氢氧根离子:[OH(H2O)m]-（m=1，2，3。。。。。。）中氢键起着决定性作用。如图5所示：
可见水合氢氧根离子的结构与水合质子结构相似。
总之，一切阴离子在水溶液中也是要发生水合的，只是周围的水分子数较少，结合力较弱而已。
在多核水合离子中存在桥键结构。
（1）双核水合离子结构
已证明Na2CO3·10H2O晶体中存在[NA2(OH2)10]2 离子，水分子近似地以八面体配位在Na 离子周围，其中两个水分子为两个Na 所共有，如图6：
（2）多核水合离子结构
在LiAlO4·3H2O晶体中存在柱形离子，每个Li 由六个H2O配位，如图7：
（3）混合多核水合离子结构
在KF·4H2O晶体中，K 与F-均与六个H2O成八面体配位，其间通过共用顶角和棱边组成长链，而看不到K —F-的直接键合，因此KF·4H2O的晶体结构常用水分子稀释了KF晶格来解释，如图8：
水合离子结构均可用Frank和Wen提出的水化分层模型来解释。其模型示意图如图9。在离子周围的第一层A是冻结在它表面的水分子，是与离子靠配位键结合，故称为化学水化层。第二层B中水分子与离子靠静电引力结合，称为物理水化层。第三层C是不受离子影响的正常水分子层。
