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산과 염기 Acids & Bases |
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1. 개요
oxonium ion/hydronium ion/hydroxonium ion물이 오늄 이온화한 화합물이다. 하이드로늄 이온이라고도 한다.
2. 설명
대개 산이라 하면 수소 양이온이 물과 결합한 이 물질이 만들어지는 경우를 의미한다. 산•염기 반응에서 사용 할 때, (H+) 대신에 (H3O+) 이온을 사용할 때에는 (H3O+)가 있는 반응식의 반대쪽에 (H2O)를 넣는다.상온에서 H3O+의 pKa가 -1.7이며 강산이다. 은근히 안정한 H3O+ 염의 결정을 얻을 수 있다. 일반적으로는 이온화 상수가 109 이상인 산들만 염을 만들 수 있다.
예를 들자면, HCl의 이온화 상수가 107이므로 (109 보다 작으니) H3O+의 염이 생기지 않는다. 하지만 이온화 상수가 109인 HClO4(과염소산)은 다음과 같은 과정을 통해 염이 생긴다 :
건조한(H2O 가 포함되지 않은) HClO4과 물을 1:1 몰랄 비율(Molar ratio)로 섞으면 옥소늄 과염소산(Oxonium perchlorate)/하이드로늄 과염소산 (Hydronium perchlorate)이 생성된다. 또한, H3O+는 초강산인 H(CHB11Cl11)(카보레인산)(H2SO4의 1 000 000배 강한 산)과 안정한 화합물을 만들어낸다. 만들어진 염의 화학식은 [H3O+][H(CHB11Cl11)]이고 벤젠에 용해된다.
H3O+ 가 물속에서 용해될 때, 다양한 양이온으로 용해가 된다. 그 중 몇 가지 양이온들을 소개하자면,
첫번째로 Zundel 양이온이 있는데 H3O+(H2O) 또는 H5O2+ 의 형태이다.
두번째로 Eigen 양이온이 있는데 H3O+(H2O)3 또는 H9O4+ 의 형태이다.
어떤 양이온들은 크기가 좀 크다. 대표적으로 H3O+(H2O)20 에서는 십이면체의 중심에 H3O+ 이온이 있을 수도 있지만 확실하지는 않다고 한다. 더 정확한 정보는 이 사이트를 참고하라.
생물에서는 미뢰가 옥소늄 이온에 반응하여 신맛을 느낀다.