Jon hydroniowy

Jon hydroniowy

Powierzchnia potencjału elektrycznego
Nazewnictwo Nomenklatura systematyczna (IUPAC) jon oksoniowy lub hydroksoniowy Inne nazwy i oznaczenia jon hydronowy, oksonium
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny	H3O+
Masa molowa	19,02 g/mol
Identyfikacja
Numer CAS	1396-08-6
PubChem	123332
Właściwości Kwasowość (pKa) −1,7
Budowa Typ hybrydyzacji i VSEPR sp3
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Jon hydroniowy (jon hydronowy), H
3O+
− najprostszy jon oksoniowy. Jest to uwodniony kation wodorowy H₃O⁺.

W roztworach wodnych powstaje w wyniku autodysocjacji wody:

2H
2O ⇌ H
3O+
+ OH−

oraz w wyniku dysocjacji kwasów, następnie ulega dalszej hydratacji. Występuje również w kryształach monohydratów mocnych kwasów (np. kwasu nadchlorowego) i superkwasów.

Jest silnym kwasem Lewisa, jego pKa = −1,7 (w 25 °C). W czystej wodzie jego stężenie wynosi 10⁻⁷mol/dm³ (25 °C), w roztworach kwasowych jest większe. Stężenie (a ściślej aktywność) jonu hydroniowego określa pH roztworów wodnych.

Literatura chemiczna używa również wyrażeń kation wodorowy oraz proton jako (w uproszczeniu) synonimów H
3O+
, chociaż terminy te mają odrębne znaczenia w innych kontekstach.

Struktura

Grupa H
3O+
jest izoelektronowa z amoniakiem (NH
3), ponieważ atom O oraz N mają taką samą liczbę elektronów. H
3O+
ma geometrię piramidy o podstawie trójkąta z atomem tlenu na jednym z wierzchołków. Wiązania H−O−H tworzą kąt około 113°. Centrum masy znajduje się blisko jądra atomu tlenu. Grupa ta jest polarna (tzn. ma elektryczny moment dipolowy).

Solwatacja

W roztworze wodnym grupa ta jest solwatowana przez molekuły wody, tworząc m.in. kation Zundela H
5O+
2 i kation Eigena H
9O+
4. Pomiary kriometryczne wskazują, że hydratowany jon ma przeciętnie wielkość odpowiadającą H
3O+
(H
2O)
6. Metody ab initio w chemii kwantowej wskazują, że hydratowany proton przebywa na powierzchni klasterów wody odpowiadających średnio formule H
3O+
(H
2O)
20.

Linki zewnętrzne

• Carl E.C.E. Moore Carl E.C.E., BrunoB. Jaselskis BrunoB., JanJ. Florián JanJ., Historical Development of the Hydrogen Ion Concept, „Journal of Chemical Education”, 87 (9), 2010, s. 922–923, DOI: 10.1021/ed100099m [dostęp 2026-01-22]  (ang.).