Oxoniový ion

Model oxonia Oxoniový ion zkráceně oxonium (také hydronium, hydroxoniový ion či hydroxoniový kation) je označení pro ion H3O+, který vznikne navázáním ionu H+ na molekulu vody pomocí koordinačně-kovalentní vazby.

Název oxonium, přesněji hydroxonium podle IUPAC, vychází z toho, že nosičem náboje je v podstatě atom kyslíku a je to kation, proto lze název oxonium odvodit ze slov oxygen = kyslík a onium = kation. +more1. svg|náhled'>Příklad derivátů oxonia V širším smyslu jsou oxoniové iony názvem pro organické deriváty ionu H3O+ ve formě [R−OH2]+, [R2OH]+, [R3O]+, kde R znamená organické radikály. Pokud jsou oxonium H3O+ nebo jeho organické deriváty přítomny jako kationy soli, nazývají se tyto sloučeniny soli oxonia.

Dva významy

Oxoniový ion je pojem z chemie používaný ve dvou významech.

Jednak se takto označuje ion H3O+, viz hydronium. Pro odlišení je možné tento první význam označovat jako hydroxonium případně hydroxoniový ion nebo již zmíněné hydronium.

Druhý význam tohoto slova se používá pro označení kationu s trojvazným kyslíkem. Ten vzniká tak, že kyslík, který má dvě běžné kovalentní vazby, vytvoří třetí vazbu s určitým kationem mechanizmem koordinačně-kovalentní vazby.

Je vidět, že pojem oxoniový ion používaný v prvním zde uvedeném smyslu je speciálním případem významu druhého.

Oxonium a faktor pH

Iony 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 iony H3O+ stejně jako iony OH− v molární koncentraci 10−7 mol/l, to odpovídá hodnotě faktoru pH=7. +more Oxonium má při standardních podmínkách hodnotu disociační konstanty pKa = −1,74.

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

Životnost oxonia

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

\mathrm{\ {H_3O^+} + H_2O \ \rightleftharpoons \ \ {H_2O} + H_3O^+}

V určitém okamžiku může být proton hydratovaný dvěma molekulami vody:

\mathrm{H^+ \cdot 2 \ H_2O \equiv H_5O_2^+}

Nebo dokonce třemi molekulami vody:

\mathrm{H_3O^+ \cdot 3 \ H_2O \equiv H_9O_4^+}

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

Stabilní soli

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

: H2O + HClO4 → [H3O]ClO4

Reference

Kategorie:Kationty