AP Chemistry

ion hydroniumhydronium ion

hydronium ionVietnamese: ion hydronium

Còn gọi:Also called: H3O+ · H₃O⁺ · ion hidroni · ion H3O+ · hydronium

Ion hydronium là ion dương hình thành khi phân tử nước nhận thêm một proton, đóng vai trò trung tâm trong hóa học acid–base dung dịch nước.The hydronium ion is the positive ion formed when a water molecule accepts a proton, and it sits at the center of acid–base chemistry in aqueous solution.

Trực giác: Proton trần trụi không thể bơi một mình trong bể nước mà phải bám ngay vào một phao cứu sinh là phân tử nước để di chuyển.Intuition: A bare proton can't swim across a pool of water on its own — it grabs the nearest life preserver, a water molecule, and rides on that.

Định nghĩa đầy đủFull definition1 phút đọc1 min read

Ion hydronium là ion đa nguyên tử $\text{H}_3\text{O}^+$ , hình thành khi phân tử nước nhận proton qua cặp electron chưa liên kết của oxygen. Theo Brønsted–Lowry, ion này là acid liên hợp của nước; trong phương trình dung dịch nước, $\text{H}^+_{(aq)}$ thường là cách viết gọn.

Nồng độ cân bằng $[\text{H}_3\text{O}^+]$ xác định pH theo $\text{pH}=-\log[\text{H}_3\text{O}^+]$ . Với acid yếu, nồng độ này thấp hơn nồng độ acid ban đầu vì acid chỉ phân li một phần.

The hydronium ion is the polyatomic ion $\text{H}_3\text{O}^+$ , formed when a water molecule accepts a proton through a lone pair on its oxygen atom. In Brønsted–Lowry terms it is the conjugate acid of water; in aqueous equations, $\text{H}^+_{(aq)}$ is usually just shorthand for it.

The equilibrium concentration $[\text{H}_3\text{O}^+]$ sets the pH through $\text{pH}=-\log[\text{H}_3\text{O}^+]$ . For a weak acid this concentration is smaller than the initial acid concentration, because the acid ionizes only partially.

Ký hiệuNotation

[\text{H}_3\text{O}^+]

\text{H}^+_{(aq)}

[\text{H}_3\text{O}^+]

\text{H}^+_{(aq)}

Hay hiểu saiCommon misconceptions3 ý · 1 phút đọc3 points · 1 min read

Ion hydronium không có công thức $\text{H}_2\text{O}^+$ .

Nước nhận một proton tạo $\text{H}_3\text{O}^+$ , gồm ba nguyên tử hydrogen và điện tích $+1$ ; viết sai sẽ làm lệch cân bằng nguyên tử hoặc điện tích.

Trong nước, $\text{H}^+_{(aq)}$ không phải proton trần tự do.

Proton tương tác ngay với cặp electron chưa liên kết của nước; ký hiệu này thường viết gọn cho $\text{H}_3\text{O}^+_{(aq)}$ .

pH không đo nồng độ acid ban đầu. pH được tính từ $[\text{H}_3\text{O}^+]$ tại cân bằng.

Với acid yếu, phải tìm nồng độ này qua $K_a$ hoặc bảng ICE.

The hydronium ion is not $\text{H}_2\text{O}^+$ .

Water gains one proton to give $\text{H}_3\text{O}^+$ , with three hydrogen atoms and a $+1$ charge; the wrong formula throws off atom or charge balance.

In water, $\text{H}^+_{(aq)}$ is not a free, bare proton.

The proton immediately interacts with a lone pair on water, so the symbol is normally shorthand for $\text{H}_3\text{O}^+_{(aq)}$ .

pH does not measure the initial acid concentration.

It is calculated from $[\text{H}_3\text{O}^+]$ at equilibrium, which for a weak acid you must find using $K_a$ or an ICE table.

Mẹo phòng thiExam tips2 mẹo2 tips

Hãy nhất quán khi dùng $\text{H}^+$ hoặc $\text{H}_3\text{O}^+$ .

Khi đổi sang hydronium trong phương trình acid–base, thêm $\text{H}_2\text{O}$ ở vế kia rồi kiểm tra số nguyên tử và tổng điện tích.

Ghi rõ $[\text{H}_3\text{O}^+]$ trước khi tính pH.

Nêu đơn vị $\text{M}$ ; số chữ số có nghĩa của nồng độ bằng số chữ số sau dấu phẩy của pH.

Be consistent about writing $\text{H}^+$ or $\text{H}_3\text{O}^+$ .

When you switch to hydronium in an acid–base equation, add $\text{H}_2\text{O}$ on the other side, then check atom counts and total charge.

State $[\text{H}_3\text{O}^+]$ explicitly before computing pH.

Include the unit $\text{M}$ ; the number of significant figures in the concentration equals the number of decimal places in the pH.

Tần suất trong đề AP ChemistryHow often it shows up on AP ChemistryHay gặpCommon

Khái niệm này sinh ra từ đâuWhere the concept comes from2 phút đọc1 min read

thập niên 1880 (tên gọi "hydronium" ghi nhận từ 1905)Svante ArrheniusWilhelm OstwaldJohannes BrønstedMartin LowryJames WalkerMichael Falk

Thập niên 1880, Svante Arrhenius và Wilhelm Ostwald đề xuất acid phân li thành ion hydrogen rồi gắn vào nước để giải thích dung dịch acid.

In the 1880s, Svante Arrhenius and Wilhelm Ostwald proposed that acids dissociate into hydrogen ions that then attach to water, accounting for the behavior of acidic solutions.

Vì sao mang đúng cái tên này? Trước khi có tên gọi quen thuộc ngày nay, giới hóa học từng loay hoay khá lâu với việc đặt tên cho hạt mang điện dương trong dung dịch acid. Năm 1901, nhà hóa học Scotland James Walker đề nghị gọi $\text{H}^{+}$ là "hydrion" và $\text{OH}^{-}$ là "hydroxidion"; cách gọi này được dùng nhiều trong hóa sinh và hóa nông nghiệp nhưng không thuyết phục được đa số nhà vật lý và nhà hóa học, nhất là sau khi Ernest Rutherford năm 1920 gọi hạt đó là proton (proton). Trong khi đó, $\text{H}_3\text{O}^{+}$ lúc bấy giờ thường được gọi là "hydroxonium". Tên "hydronium" chính là kết quả của việc rút gọn chữ "hydroxonium" trong tiếng Đức, và được ghi nhận lần đầu vào năm 1905. Nói cách khác, cái tên nghe có vẻ tự nhiên này không phải được đặt mới từ đầu mà là một dạng viết tắt đã sống lâu hơn từ gốc của nó. Về sau, danh pháp chính thức lại ưu tiên "oxonium", vì hydronium chỉ là dạng đơn giản nhất của các ion oxonium (oxonium ion) — những ion có ba nhóm gắn vào một nguyên tử oxygen và mang điện tích dương tổng cộng. Một nhánh đặt tên khác cũng đáng nhắc: năm 1931, Bjerrum đề nghị gọi chung các ion hydrogen bị dung môi hóa là "lyonium", lấy từ tiếng Hy Lạp λύω nghĩa là phá vỡ hay hòa tan. Lý do rất thực dụng, vì acid mạnh tan trong methanol không cho $\text{H}_3\text{O}^{+}$ mà cho $\text{CH}_3\text{OH}_2^{+}$ . Bản thân sự tồn tại của hydronium trong dung dịch acid mạnh mãi về sau mới được Michael Falk phát hiện một cách chắc chắn bằng thực nghiệm, khi khái niệm này đã quen thuộc với giới hóa học hơn năm mươi năm. Tuy vậy, trong đề thi và sách giáo khoa hiện nay, tên gọi phổ biến vẫn là hydronium, và acid theo nghĩa proton hóa nước nay được gọi là acid Brønsted (Brønsted acid) thay cho cách gọi cũ là acid Arrhenius (Arrhenius acid).

Nguồn đối chiếuSources

Thử nghiệm tương tácInteractive explorer

Xoay ion hydronium — thử tìm xem liên kết O–H nào là cái vừa mới nhận proton

Kéo tham số, thấy khái niệm chuyển động — đăng nhập để mở.Drag the parameters and watch the concept move — sign in to open.

Tạo tài khoảnCreate an account

Bạn nắm chắc chưa?Check your understanding

Quiz câu thật từ ngân hàng đềReal exam questions from our question bank

Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.A few real questions on exactly this concept, graded instantly with an explanation for every choice — the system remembers how well you know it.

Tạo tài khoảnCreate an account

Học tiếp từ đâyKeep learning

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termGiới thiệu axit và bazơAxit & bazơ · khoácourse AP Chemistry

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termTính pH và pOH của axit, bazơ mạnhAxit & bazơ · khoácourse AP Chemistry

Bài học chứa thuật ngữ nàyLesson that uses this termAxit & bazơAxit & bazơ · khoácourse AP Chemistry

Cần trướcLearn firstprotonprotonthuyết acid–base Brønsted–LowryBrønsted–Lowry theory (sắp có)(coming soon)

Dẫn tớiLeads topHpH chuẩn độtitration

Liên quanRelatedsự tự ion hóa của nướcautoionization of water (sắp có)(coming soon)

Mục tiêu và lộ trình unit ai cũng xem được — làm bài tập và lưu tiến độ thì cần đăng nhập.Anyone can view a unit's goals and roadmap — sign in to do the exercises and save your progress.

Cùng chủ đềSame topic

Nguồn tham khảoReferences

[1]Chemistry The Central Science in SI Units 15th Expanded Global Edition. tr. 120, 197, 760.