L'ion hydronium est un ion oxonium, H₃O⁺ hydraté. On trouve l'ion oxonium dans l'état solide, dans des composés cristallisés ou non. En revanche l'ion hydronium n'existe qu'en solution aqueuse. Il est alors entouré de plusieurs molécules d'eau (H_{2O) en nombre indéterminé (ce qui n'en fait donc pas rigoureusement un complexe chimique) avec lesquelles il entretient des liaisons hydrogène. Il est alors noté usuellement H3O⁺(aq), abrégé de aqueux pour illustrer le fait que cet ion est hydraté.}

L'ion hydronium est présent en permanence dans l'eau, du fait de la réaction d'autoprotolyse :

Tout d'abord il y a dissociation d'une molécule d'eau.

$H\_\{2\}O\; \backslash leftrightarrow\; H^\{+\}\; +\; HO^\{-\}$.

Puis une deuxième molécule d'eau donne un véritable complexe avec le proton obtenu.

$H\_\{2\}O\; +\; H^\{+\}\backslash leftrightarrow\; H\_3O^\{+\}$

Enfin, l'ion oxonium s'entoure de plusieurs couches de molécules d'eau par le phénomène de solvatation ( intervention du solvant: hydratation dans ce cas ) sous l'influence de forces électrostatiques faibles ( forces de Van der Waals) appelées encore ici, liaisons hydrogène. Le proton hydraté (solvaté) obtenu est appelé ion hydronium, noté H₃O⁺(aq).

Le schéma réactionnel global peut s'écrire: $2H\_\{2\}O\; \backslash leftrightarrow\; H\_\{3\}O^\{+\}\_\{(aq)\}\; +\; HO^\{-\}\_\{(aq)\}$

HO^-(aq) étant l'ion hydroxyde qui est lui aussi soumis au phénomène de solvatation.

L'ion hydronium est responsable de la propriété des acides selon la définition de Bronsted. Il est présent dans toute solution aqueuse en équilibre avec l'ion hydroxyde HO^-. C'est la mesure de sa concentration qui permet de déterminer le pH de la solution.

Cation