Hydronium

Model hydronia

3D diagram elektrického potenciálu hydronia

Hydronium (též hydroxoniový iont či hydroxoniový kationt) je označení pro iont H₃O⁺, který vznikne navázáním iontu H⁺ na molekulu vody pomocí koordinačně-kovalentní vazby.

Pro iont H₃O⁺ se také používá název oxonium nebo přesněji hydroxonium (názvy preferované IUPAC). Nosičem náboje je v podstatě atom kyslíku a je to kationt, proto lze název oxonium odvodit ze slov oxygen = kyslík a onium = kationt.

V širším smyslu jsou oxoniové ionty názvem pro organické deriváty iontu H₃O⁺ ve formě [R−OH₂]⁺, [R₂OH]⁺, [R₃O]⁺, kde R znamená organické radikály. Pokud jsou hydronium H₃O⁺ nebo jeho organické deriváty přítomny jako kationty soli, nazývají se tyto sloučeniny soli oxonia.

Hydronium a faktor pH

Ionty H₃O⁺ vznikají při autoprotolýze vody, přičemž jeden proton H⁺ přechází z jedné molekuly vody na druhou. V rovnováze při teplotě 25 °C jsou ve vodě ionty H₃O⁺ stejně jako ionty OH⁻ v molární koncentraci 10⁻⁷ mol/l, to odpovídá hodnotě faktoru pH=7. Hodnota disociační konstanty hydronia je při standardních podmínkách pKa = −1,74 .

Stabilita iontu H₃O silně závisí na faktoru pH, tedy na kyselosti nebo zásaditosti prostředí. V neutrálním prostředí (čistá voda) a zásaditém prostředí je hydronium H₃O⁺ nestabilní a velmi snadno se rozpadá na iont H⁺ a vodu. Uvolněný iont H⁺ pak buď reaguje s molekulou vody (s jinou nebo i s tou původní) za vzniku nového hydronia nebo reaguje s nějakou jinou molekulou či iontem schopným navázat vodíkový iont (například amoniak nebo OH⁻). V kyselém prostředí, s jeho stoupající kyselostí, stabilita hydronia roste.

Životnost hydronia

Životnost iontu H₃O⁺ je velmi krátká, asi 10⁻¹³ sekund. Připojený proton je totiž velmi snadno předán jiné molekule vody. V roztoku tak probíhá nepřetržitý přenos, kdy je jeden proton předáván z jednoho atomu kyslíku na další:

${\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}^{\mathrm{+}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\rightleftharpoons }{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}^{\mathrm{+}}$

V určitém okamžiku může být proton hydratovaný dvěma molekulami vody:

${\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}\mathrm{\cdot }\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\equiv }{\mathrm{H}}_{\mathrm{5}}{O}_{\mathrm{2}}^{\mathrm{+}}$

Nebo dokonce třemi molekulami vody:

${\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}^{\mathrm{+}}\mathrm{\cdot }\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\equiv }{\mathrm{H}}_{\mathrm{9}}{O}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{+}}$

Výzkumy pomocí infračervené spektroskopie odhalily dokonce hydratovaný iont H₁₃O₆⁺. Vzhledem k tomu, že všechny tyto iontové formace ve vodném roztoku nehrají roli ve stechiometrických výpočtech, používá se pro hydronium zápis H₃O⁺.

Stabilní soli

S některými velmi silnými kyselinami, například kyselinou chloristou, vytváří hydronium soli, které jsou stabilní i v pevném stavu.

H₂O + HClO₄ → [H₃O]ClO₄

Externí odkazy

• Šablona:Commonscat