hidronio

El hidronio, cuyo ion químico es H3O+, es el ion positivo que resulta de la protonación de una molécula de agua. Se forma principalmente cuando un ácido dona un protón (H+) a una molécula de agua: H+ + H2O → H3O+. En soluciones acuosas, la disociación autogeneral del agua 2H2O ⇌ H3O+ + OH− describe la presencia simultánea de estas especies y da lugar al concepto de pH, que mide la actividad del hidronio.

Estructura y solvatación. El hidronio es un ion solvatado; en agua posee una geometría cercana a una pirámide trigonal alrededor del oxígeno, con tres enlaces O–H y un par de electrones no compartidos. En disolución, el protón está intensamente acompañando a las moléculas de agua mediante una red de enlaces de hidrógeno, y no existe como un protón libre aislado. Existen complejos de hidrones protonados, como el cation Zundel (H5O2+) y el cation Eigen (H9O4+), que representan estados de mayor o menor solvatación según la red de agua.

Importancia en la química. El hidronio es el ácido conjugado de la agua y participa en todas las reacciones ácido-base en soluciones acuosas. La constante de autoionización del agua (Kw) a 25 °C es aproximadamente 1.0×10−14, y el pH se define como pH = −log10[a(H3O+)]. En soluciones diluidas, la concentración de hidronio determina la acidez y la velocidad de las reacciones de protonación y desprotonación.

Notas adicionales. En soluciones de agua pesada (D2O), se habla de deuteronio en lugar de hidronio (D3O+), con propiedades ligeramente diferentes por efectos isotópicos.