Ione idronio

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Struttura dello ione idronio

Lo ione idronio è detto anche idrogenione, ha come formula H₃O⁺ ed è responsabile del carattere acido di tutte le sostanze. Esso consiste in un catione derivante direttamente dall'unione di uno ione H⁺ con una molecola di H₂O. Si trova nelle sostanze anfotere e in tutti gli acidi, siano essi forti o deboli.

Lo ione idronio ha una struttura a piramide a base triangolare equilatera; l'atomo di ossigeno ibridato sp³ occupa il vertice della piramide, i tre atomi di idrogeno occupano i tre vertici della base triangolare. Esperimenti di tracciatura col trizio hanno evidenziato che i tre atomi di idrogeno sono equivalenti, ovvero quando lo ione idronio si dissocia per tornare a formare acqua, lo ione H⁺ espulso non è necessariamente quello acquisito in precedenza.

[modifica] La produzione di ioni idronio: sostanze anfotere, acidi e pH

Lo ione H₃O⁺ è naturalmente presente nelle sostanze anfotere in soluzione acquosa, come ad esempio lo ione bicarbonato HCO₃^-, lo ione bisolfato HSO₄^- e l'acqua stessa. Esso deriva dall'equilibrio di autoprotolisi, secondo il quale queste sostanze tendono a perdere un protone tramutandosi nella propria base coniugata e liberando uno ione H⁺; questo, come detto in precedenza, si lega all'acqua formando uno ione idronio. Alcuni esempi sono:

HSO₄^- + H₂O ⇄ SO₄^2- + H₃O⁺

HCO₃^- + H₂O ⇄ CO₃^2- + H₃O⁺

Inoltre, anche gli acidi in soluzione acquosa contengono ioni idronio a diverse concentrazioni; proprio da questo valore, esprimibile come [H₃O⁺], dipende poi il pH delle sostanze. Gli acidi forti si ionizzano completamente se immessi in acqua, e quindi la loro reazione non è un equilibrio. Un esempio è la seguente:

HCl + H₂O → Cl^- + H₃O⁺

Gli acidi che invece sono definiti deboli danno reazioni con produzione di ioni idronio costituite da equilibri. Ciò è quanto per esempio accade all'aceto:

CH₃COOH + H₂O ⇄ CH₃COO^- + H₃O⁺

Infine, l'idrogenione è presente anche nelle sostanze che non hanno carattere acido, le basi, ma in concentrazioni inferiori all'1 × 10^-7M.