Гидросфера
Гідроксоній
Отже, у водних розчинах іон водню існує в гідратованій формі гідроксонію.
Загальне рівняння розчинення хлориду водню у воді записують так:
HCl + H2O H3O+ + Cl–.
У цьому прикладі вода виступає як акцептор протонів, тобто як основа.
Другий приклад відображає умови, які утворюються за розчинення у воді слабкої кислоти, наприклад етанової (оцтової води), яка лише частково дисоціює до певного стану рівноваги:
СН3СООН + Н2О Н3О+ + СН3СОО–
І в цьому разі вода зв’язує протони кислоти, виступаючи як акцептор.
За розчинення в воді сильних основ, наприклад гідроксиду натрію — NаОН, він повністю дисоціює на іони Nа+ і ОН–. Тут вода виступає вже як донор протонів, віддаючи іони Н+ гідроксид-іонам, які утворилися за дисоціації гідроксиду натрію:
У разі розчинення у воді слабкої основи, наприклад аміаку, відбувається такий самий процес — вода виступає як донор протонів, але на відміну від першого, акцептором протонів стає сам аміак:
Остання реакція має важливе значення в біологічних процесах, кругообігу азоту, в технології виробництва азотних добрив та їх раціонального використання в сільському господарстві.
Відносно наведених вище реакцій самоіонізації води слід зауважити, що за нормальної температури (25°С) частка молекул Н2О, яка перебуває в іонізованому стані, надзвичайно мала: одна на 5 млрд. Однак ця здатність води утворювати іони саме в такій кількості відіграє надзвичайно важливу роль у різноманітних біологічних процесах. Дисоціація води зумовлює гідроліз слабких органічних кислот, лугів і солей. Концентрація іонів водню Н+ і також концентрація ОН– є важливою характеристикою водних розчинів. Звернімо увагу на унікальність іона Н+ — це єдиний природний іон, який не має електронів, отже, це «вільний» протон (нуклід ядра з позитивним зарядом). Жодний інший атом з періодичної системи елементів у хімічних реакціях не утворює протона.
А в чому особливість іона водню — протона? Передовсім протон, порівняно з атомом водню, а тим більше з будь-яким іншим атомом, практично не має об’єму, оскільки радіус протона (10–15 m) у 10 тисяч разів менший за радіус найменшого атома періодичної системи — атома водню. Зрозуміло, що він може безперешкодно «мандрувати» серед інших атомів. Лише