一氧化三氢

提示：此条目的主题不是水合氢离子。

一氧化三氢（英语：Trihydrogen oxide）是一种理论预测得到的无机化合物，化学式为H
3O^[1][2]。其作为一种假想的化合物分子，是不稳定多氧化氢类化合物中的一种。据预测，该化合物可能在天王星和海王星的核心周围形成一层薄薄的金属液体，并构成该天体磁场来源^[3]。计算表明，在这些行星的深层内部条件下， H₃O在固态、超离子态和流体金属状下都很稳定。

一氧化三氢
别名	Trihydrogen monoxide, trihydrogenoxygen
识别
CAS号
SMILES	O.O.[H] [H]
性质
化学式	H3O
摩尔质量	19.02 g·mol−1
相关物质
相关化学品	水、
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

合成

截至2023年，H₃O尚未在实验中观测到，但通过CALYPSO法进行理论计算可以预制其存在^[4]。计算表明，H₃O在450-600 GPa压力范围内可稳定存在，并可通过下列反应得到：

2H
2O + H
2 → 2H
3O

物理性质

此化合物组成不是严格意义上的单个H₃O分子，相反，每个氧原子通过共价键仅与两个氢原子相连形成一个水分子，并且在水分子网络的空隙中插入了一个H₂分子。因此从结构上来看其分子式为2(H
2O) · H
2^[5]。

在600 GPa和7000 K下，其预估密度为4.3 g/cm³。以恒定密度条件下对不同温度进行分子动力学模拟显示出一下性质^[5]：

• 在1000 K，H
  3O晶体为正交晶系，空间群为Cmca。
• 在1250 K，固态H
  3O转变为超离子态。
• H
  3O在5250 K下发生液化，形成具有类似金属的电导率的液体。

天王星和海王星磁场构成

天王星和海王星的磁场很特殊，磁场为非双极磁场且非轴对称。如果磁场是由足够薄的导电层在发电机理论模型下产生的，那这一事实可以得到解释。然而这两种行星的磁场起源仍然存在疑惑，因为这两种行星核可能为坚硬固体，而厚厚的冰层导电性太差，无法产生这种效应^[6][7][8]。

参考文献

1. Stuart, Sam. Nomenclature of Inorganic Chemistry: Inorganic Chemistry Division Commission on Nomenclature of Inorganic Chemistry. Elsevier. 11 September 2013 [17 May 2023]. ISBN 978-1-4832-8447-7 （英语）.
2. Steinberg, Paul. A Salamander's Tale: My Story of Regeneration?Surviving 30 Years with Prostate Cancer. Simon & Schuster. 21 April 2015 [17 May 2023]. ISBN 978-1-63220-953-5 （英语）.
3. Krämer, Katrina. Metallic trihydrogen oxide could explain ice giants' strange magnetic fields. Chemistry World. 9 March 2020 [17 May 2023]. （原始内容存档于2025-01-25） （英语）.
4. Wang, Yanchao; Lv, Jian; Zhu, Li; Ma, Yanming. CALYPSO: A method for crystal structure prediction. Computer Physics Communications. 1 October 2012, 183 (10): 2063–2070 [17 May 2023]. Bibcode:2012CoPhC.183.2063W. ISSN 0010-4655. S2CID 44427602. arXiv:1205.2264 . doi:10.1016/j.cpc.2012.05.008. （原始内容存档于2025-01-10） （英语）.
5. Huang, Peihao; Liu, Hanyu; Lv, Jian; Li, Quan; Long, Chunhong; Wang, Yanchao; Chen, Changfeng; Ma, Yanming. Metallic liquid H₃O in a thin-shell zone inside Uranus and Neptune. 16 August 2019. arXiv:1908.05821  [physics.comp-ph].
6. Stanley, Sabine; Bloxham, Jeremy. Convective-region geometry as the cause of Uranus' and Neptune's unusual magnetic fields. Nature. March 2004, 428 (6979): 151–153 [17 May 2023]. Bibcode:2004Natur.428..151S. ISSN 1476-4687. PMID 15014493. S2CID 33352017. doi:10.1038/nature02376. （原始内容存档于2024-11-13） （英语）.
7. Stanley, Sabine; Bloxham, Jeremy. Numerical dynamo models of Uranus' and Neptune's magnetic fields. Icarus. 1 October 2006, 184 (2): 556–572 [17 May 2023]. Bibcode:2006Icar..184..556S. ISSN 0019-1035. doi:10.1016/j.icarus.2006.05.005. （原始内容存档于2024-12-20） （英语）.
8. 何宇，Duck Young Kim，Chris J.Pickard，; Richard J.Needs，胡清扬，毛河光. 高温高压下水合矿物超离子态氢的第一性原理研究. 中国矿物岩石地球化学学会第17届学术年会. 杭州. 2019-04-19. 引文使用过时参数coauthors (帮助)