Ion hidronio
Siguiendo la nomenclatura de iones de la IUPAC, el ion hidronio es un catión que debe ser llamado “oxonio”. La palabra hidroxonio también puede ser usada para referirnos al catión hidronio sin dar pie a ambigüedades. La IUPAC ha propuesto nominar como oxonio y oxidando para referirnos a dicho ion, ya sea en el ámbito orgánico o inorgánico.
El ion hidronio es un catión que se forma en el agua cuando éste se encuentra en presencia de cationes H^+ (hidrógeno). Dichos cationes no se encuentran libremente, pues son muy reactivos y se solvatan con gran facilidad con las moléculas de agua que circulan alrededor de éste. Por lo general, se conoce como ácido a todo compuesto que sirva como fuente de cationes, pero como el agua se comporta también como un ácido (y como una base si fuese necesario, pues el agua es anfótera), así el hidronio se encuentra también en el agua pura. Los iones hidronios se encuentran en agua pura en una concentración de 10^-7 M. Sin presencia de especies ácidas o básicas, los iones se forman a través de la reacción de dos moléculas de agua, siguiendo la reacción:
2 H2O → H3O^+ + OH^-
Esta reacción tiene una constante, Kw = 10^-14.
El ion hidronio es bastante ácido, pues a un temperatura de 25ºC tiene una pKa = -1,7. El hidronio es la especie más ácida que puede encontrarse en el agua, cogiendo una cierta cantidad de disolvente para que pueda llegar a darse la reacción. La acidez de esta especie se toma como modelo para otras especies, por ejemplo un ácido débil es mejor, o debe ser mejor dador de hidronios de lo que lo es el agua pura.
En una disolución el pH es la medida que se toma de la concentración de los protones. Los protones reaccionarán con el agua para dar lugar a hidronio, pudiendo considerarse como la concentración de estos.
La solvatación aun no se encuentra definida de forma plena para las moléculas de agua que solvatan a los cationes de hidrógeno (protones), pues existen numerosas formas diferentes de solvatación. Tras un estudio realizado a temperatura de congelación sobre la solvatación del agua, se dedujo que la hidratación media que tiene lugar en agua fría es como media, H3O^+ (H2O)6, es decir, seis moléculas de agua que solvatan a un protón y a su vez muestras incapacidad de solvatar a otra especia, siempre que sea de manera simultanea.
Existen estructuras de solvatación considerablemente grandes. Los protones poseen altas reactividades, lo que no supone problema para que se encuentren estos asociados a otras especies distintas. Dos de las estructuras más estudiadas y conocidas con las especies catiónicas llamadas, Zundel y Eigen.
En el caso de los ácidos fuertes, en muchos de ellos existe la posibilidad de cristalizar sus sales de hidronio, las cuales son bastante estables. A veces a dichas sales se las conoce como monohidratos ácidos. Por lo general un ácido con constante de ionización de valor 10^9 o mayor, es capaz de poder formar dicho tipo de sales, mientras que en cambio, los ácidos que tienen una constante más pequeña serán incapaces de poder hacerlo.
