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Concept
Ion hydronium
Résumé
Lion hydronium est le plus simple des ions oxonium ; sa formule chimique est ou . En solution aqueuse, il est solvaté par plusieurs molécules d'eau et peut être écrit , etc. Il résulte de la protonation d'une molécule d'eau soit par un acide, soit par autoprotolyse de l'eau. Il existe également à l'état solide et à l'état gazeux. C'est également un ion qui se rencontre dans le milieu interstellaire, où il résulte de l'interaction de molécules d'eau avec le rayonnement cosmique.
La nomenclature de l'UICPA relative à la chimie organique recommande de désigner l'ion par oxonium. Le terme hydroxonium peut également être employé afin de lever toute ambiguïté. Un projet de recommandation UICPA préconiserait également l'emploi du terme oxydanium dans le cadre de la chimie inorganique spécifiquement, mais cette dénomination est aujourd'hui en pratique inusitée.
Dans la mesure où l'ion O+ et l'atome N ont le même nombre d'électrons, l'ion est isoélectronique avec la molécule d'ammoniac , d'où sa géométrie pyramidale trigonale avec, au sommet, l'atome d'oxygène. L'angle est de l'ordre de 113°.
La solvatation de l'ion hydronium dans l'eau n'est pas encore pleinement caractérisée. La géométrie prépondérante déduite de la cryoscopie de l'eau serait : chaque ion est en moyenne solvaté par six molécules d'eau, qui ne peuvent plus solvater d'autre ion.
D'autres structures de solvatation font intervenir davantage de molécules d'eau, notamment dans laquelle l'ion hydronium est au centre d'un dodécaèdre d'eau. Des simulations réalisées par la méthode ab initio de la chimie quantique indiqueraient cependant que le proton hydraté se situerait en moyenne plutôt à la surface de l'agrégat .
Une équipe californienne a proposé en 2010 un nouveau modèle fondé sur ses analyses en spectroscopie infrarouge d'après lequel les protons sont solvatés sous forme d'agrégats dans lesquels la charge électrique positive serait répartie indistinctement à travers les six molécules d'eau.
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