Oxonium (auch Oxidanium) ist die Bezeichnung für protoniertes Wasser (H₃O⁺) und gehört nach IUPAC zu den Wasserstoffionen. Die Bezeichnung Hydronium oder Hydroniumion ist veraltet und sollte nach den Empfehlungen der chemischen Nomenklatur nicht mehr verwendet werden.

H⁺ • H₂O ≡ H₃O⁺

Oxoniumion

Oxoniumionen entstehen durch Autoprotolyse des Wassers, wobei ein Proton (H⁺) von einem Wassermolekül auf ein anderes übergeht. Im Gleichgewicht liegt in neutralem Wasser eine Konzentration der Oxoniumionen von 10^-7 mol/l vor, wodurch der neutrale pH-Wert 7 definiert wird.

$\backslash mathrm\{H\_2O\; +\; H\_2O\; \backslash ;\backslash overrightarrow\{\backslash leftarrow\}\backslash ;\; H\_3O^+\; +\; OH^-\}$

Durch die Autoprotolyse des Wasser entstehen Oxonium- und Hydroxidionen.

Durch Zugabe von Säuren erhöht sich diese Gleichgewichtskonzentration durch Übergang der Protonen von der Säure auf Wassermoleküle, der pH-Wert wird erniedrigt. In alkalischen Lösungen wird der pH-Wert erhöht, da die Konzentration von Oxoniumionen kleiner wird.

Die Lebensdauer des Oxoniumions ist sehr kurz (etwa 10^-13 Sekunden), da das angelagerte Proton sehr leicht an ein anderes Wassermolekül weitergegeben wird:

$\backslash mathbf\{H\_3O^+\}\; \backslash mathrm\{+\backslash ;\; H\_2O\; \backslash ;\backslash overrightarrow\{\backslash leftarrow\}\}\backslash ;\; \backslash mathbf\{H\_2O\}\backslash ;\; \backslash mathrm\{+\backslash ;\; H\_3O^+\}$

Übertragung eines Protons von einem Wassermolekül auf ein anderes.

In Lösung findet ein kontinuierlicher Übergang zwischen unterschiedlich hydratisierten Protonen statt. Beim Transfer durch wird dabei stets ein Proton von einem Sauerstoffatom zum nächsten weitergereicht. Dabei verändern sich die Positionen der einzelnen Atome nur minimal. Diese Defektwanderung, die auch als Grotthuss-Mechanismus bezeichnet wird, ist Ursache für die im Vergleich zu anderen Ionen hohe Ionenäquivalentleitfähigkeit von Protonen von 315 S · cm³ · mol^-1.

Das Zundel-Ion und das Eigen-Ion stellen bei diesem Prozess die begrenzenden Spezies dar. Das Zundel-Ion kann formell als Proton, das von zwei Wassermolekülen hydratisiert wird, betrachtet werden:

H⁺ • 2 H₂O ≡ H₅O₂⁺

Zundel-Ion(+1)

Dagegen ist das Eigen-Ion (formell ^*+ bzw. Tetraoxidanium) formell ein von drei Wassermolekülen hydratisiertes Oxonium.

H₃O⁺ • 3 H₂O ≡ H₉O₄⁺

Eigen-Ion(+1)

Da diese Hydratisierung in wässriger Lösung bei Berechnungen keine Rolle spielt, wird üblicherweise die Schreibweise H₃O⁺ (das eigentliche Oxonium-Ion) oder sogar nur H⁺ (Hydron) verwendet. Freie Protonen kommen in wässrigen Lösungen praktisch nicht vor.

Oxoniumsalze

Stabile Oxoniumsalze werden nur von den allerstärksten Säuren, z. B. der Perchlorsäure, gebildet:

$\backslash mathrm\{H\_2O\; +\; HClO\_4\; \backslash rightarrow*ClO\_4\}$

Wasser wird durch Perchlorsäure protoniert. Dabei entsteht ein Oxoniumion und das Perchloratanion. Beide zusammen bilden das Oxoniumsalz.

Chemische Verbindung

Hydronium | Hydronium | Oxonium | Jon hydroniowy | 水合氢离子