L'ion hydrogène

Les transformations acide-base mettent en jeu des transferts d'ions hydrogène, de formule `"H"^+`.

Ces ions n'existent pas sous cette forme libre en solutions aqueuses. En effet, ils réagissent avec les molécules d'eau environnantes selon une transformation que l'on peut modéliser ainsi à l'échelle microscopique : \(\text{H}^++\text{H}_2\text{O}\rightleftharpoons \text{H}_3\text{O}^+\).

L'entité `"H"_3"O"^+`ainsi obtenue est appelée "ion oxonium" (parfois "ion hydronium"). Cette entité se lie à son tour à une nouvelle molécule d'eau par interaction électrostatique, ce qui pourrait s'écrire `"H"_3"O"^+\cdot"H"_2"O"`. Des mesures ont été réalisées et ont montré que, de cette manière, l'ion oxonium peut s'entourer de huit molécules d'eau, soit `"H"_3"O"^+\cdot("H"_2"O")_8`. Cette entité peut s'entourer elle-même d'autres molécules d'eau, mais avec des liaisons moins fortes (on parle alors de "sphère de solvatation").

Pour éviter d'alourdir les notations avec des informations peu utiles par rapport à la réactivité étudiée, on modélise cette espèce chimique en solution aqueuse de deux manières :

• `"H"_3"O"^+("aq")` lorsque l'on veut insister sur le caractère acide-base de la transformation étudiée ;
  
• `"H"^+("aq")` lorsqu'un ion hydrogène intervient au cours d'une transformation en solution aqueuse, mais que l'on veut simplifier l'écriture ou lorsque ce n'est pas le caractère acide-base que l'on souhaite étudier.
  

Ces deux notations sont deux manières différentes de modéliser la même espèce et doivent être connues.