Vätejoner

Vätejonen, H+, är den posivt laddade delen av syror och den enklaste formen av proton. I ren gas kan fria vätejoner inte existera länge utan att omgivningen stabiliserar dem, men i lösningar, särskilt i vatten, förekommer de främst som hydroniumjoner (H3O+) i snabba utbyte med omgivningen. I vatten fungerar vätejoner ofta som ett delvis hydratiserat komplex, där olika strukturer som Zundel- och Eigen-typen beskriver hur protonen är solvat i vatten.

När ett salt eller en syra dissocierar avger den ett eller flera vätejoner: HA → A− + H+. I vatten uppstår en jämvikt genom autoprotolys: 2 H2O ⇌ H3O+ + OH−. Vätejonens aktivitet bestämmer pH i lösningen, där låga pH-tal anger höga koncentrationer av H+. Eftersom vätejonen dissocierar snabbt och vandrar mellan vattenmolekylerna via Grotthuss-mekanismen är protonöverföring mycket snabb jämfört med de flesta andra jonstransporter.

Vätejonen spelar en central roll inom kemi och biologi. Den är grunden för syror och baser enligt Brønsted-Lowry-definitionen och avgör lösningars surhet. I biologiska system upprätthålls protongradienter över membran som driver ATP-syntes och transport över cellmembran. Inom kemi är protonöverföring avgörande i många katalytiska processer och i elektrolytiska celler och batterier.

Sammanfattningsvis är vätejonen en proton som i lösning huvudsakligen existerar som hydroniumrelaterade strukturer, med mycket hög mobilitet och viktig roll i surhet, reaktivitet och energitransport.