Hydroniumjonernas

Hydroniumjonen (H3O+) är en positivt laddad jon som bildas när ett vattenmolekyl binder en proton. I vattenlösningar uppstår hydroniumjoner genom autoprotolys av vatten: 2 H2O ⇌ H3O+ + OH−. Hydroniumjonen är den primära protondonatorn i syrabasreaktioner och är central för lösningens surhetsgrad.

Strukturellt ses hydroniumjonen ofta som delokaliserad i vätebindningsnätverket. Vanliga beskrivningar är Zundel-typen (H5O2+) och Eigen-typen (H9O4+). Protonöverföring mellan vattenmolekyler sker huvudsakligen genom Grotthuss-mekanismen, där protoner hoppar mellan vattenmolekyler i nätverket.

I pH-samband definieras pH som −log10[H3O+]. Vid 25 °C är [H3O+] i neutrala vatten ungefär lika stort som [OH−], båda cirka 1,0×10−7 M, vilket ger pH omkring 7. Hydroniumjonen är vattenets konjugerade syra och fungerar som en stark protondonator i syror.

Hydroniumjonernas närvaro är viktig inom kemi, biologi och miljövetenskap. De påverkar syrabasreaktioner, elektrokemiska processer och enzymkatalys där snabb protonöverföring är avgörande. I gasfas och i åtskilda faser förekommer hydronium oftast som hydratiserade kluster (t.ex. H3O+(H2O)n).