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)
	Multimedia w Wikimedia Commons

Jon hydroniowy (jon hydronowy) − najprostszy jon oksoniowy. Jest to uwodniony kation wodorowy H₃O⁺^[1]^[2].

W roztworach wodnych powstaje w wyniku autodysocjacji wody: 2H₂O ⇌ H₃O⁺ + 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 H₃O⁺, chociaż terminy te mają odrębne znaczenia w innych kontekstach.

Struktura

Grupa H₃O⁺ jest izoelektronowa z amoniakiem ponieważ atom O oraz N mają taką samą liczbę elektronów. H₃O⁺ 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 H₅O+2 i kation Eigena H₉O+4. Pomiary kriometryczne wskazują, że hydratowany jon ma przeciętnie wielkość odpowiadającą H₃O⁺(H₂O)₆^[3]. Metody ab initio w chemii kwantowej wskazują, że hydratowany proton przebywa na powierzchni klasterów wody odpowiadających średnio formule H₃O⁺(H₂O)₂₀.

Zobacz też

Przypisy

↑ Oxonium ions, [w:] A.D.A.D. McNaught A.D.A.D., A.A. Wilkinson A.A., Compendium of Chemical Terminology (Gold Book), S.J. Chalk (akt.), International Union of Pure and Applied Chemistry, wyd. 2, Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1997, DOI: 10.1351/goldbook.O04378, ISBN 0-9678550-9-8 (ang.).
↑ Robert T. Morrison, Robert N. Boyd: Chemia Organiczna. T. 1. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1997, s. 58-59. ISBN 83-01-04-166-8.
↑ Andreas A. Zavitsas. Properties of Water Solutions of Electrolytes and Nonelectrolytes. „J. Phys. Chem. B”. 105 (32), s. 7805–7817, 2001. DOI: 10.1021/jp011053l.

[1] Oxonium ions, [w:] A.D.A.D. McNaught A.D.A.D., A.A. Wilkinson A.A., Compendium of Chemical Terminology (Gold Book), S.J. Chalk (akt.), International Union of Pure and Applied Chemistry, wyd. 2, Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1997, DOI: 10.1351/goldbook.O04378, ISBN 0-9678550-9-8 (ang.).

[2] Robert T. Morrison, Robert N. Boyd: Chemia Organiczna. T. 1. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1997, s. 58-59. ISBN 83-01-04-166-8.

[3] Andreas A. Zavitsas. Properties of Water Solutions of Electrolytes and Nonelectrolytes. „J. Phys. Chem. B”. 105 (32), s. 7805–7817, 2001. DOI: 10.1021/jp011053l.

[1]

[2]

[3]