Wasserstoffion

Wasserstoffion, symbol H+, ist das positiv geladene Ion, das aus Wasserstoff durch Verlust der Elektronenladung entsteht. In freier Form wäre es ein reines Proton, doch in wässriger Lösung existiert es praktisch nicht als einzelnes Teilchen. Dort wird das H+-Ion sofort von Wassermolekülen solvatisiert und bildet Hydronium-Ionen (H3O+); zusätzlich herrscht eine dynamische Balance zwischen verschiedenen hydratisierten Protonenarten.

Das Wasser-Ion-Wesen wird besonders in der Säure-Base-Chemie genutzt. Nach dem Brønsted-Lowry-Konzept ist ein Wasserstoffion ein Proton, das eine Säure abgibt, während Basen Protonen aufnehmen. In wässriger Lösung bestimmt die Aktivität der H3O+-Ionen den pH-Wert. Das Gleichgewicht der Autoprotolyse des Wassers (2 H2O ⇌ H3O+ + OH−) führt zu einer Produktabhängigkeit, bei der bei 25 °C das Produkt der Konzentrationen von H3O+ und OH− konstant ist (Kw ≈ 1,0 × 10^−14).

In der Elektrochemie dient das H+/H2-Paar als Referenzsystem. Die Standardpotenziale hängen davon ab, wie leichtprotonige Redoxprozesse stattfinden; in der Standardlösung gilt H+ + e− ⇌ ½ H2 als Bezugsreaktion mit E° definierter Nullbleiche.

Nomenklatorisch wird der Begriff Wasserstoffion oft als H+ verstanden, während in wässrigen Systemen das tatsächlich dominante Spezies der Hydronium-Ion ist. In der Biologie sind Protonengradienten ein Schlüsselmechanismus zur Energieerzeugung, etwa in der ATP-Synthese, wo Protonen durch Membranen transportiert werden und eine Protonenmotorkraft erzeugen.