Propriétés du solutéModifier

Toutes choses étant égales par ailleurs, les composés qui donnent facilement des hydrons (acides de Brønsted, voir ci-dessous) sont généralement des solutés polaires, hydrophiles et souvent solubles dans des solvants à haute permittivité statique relative (constantes diélectriques). Les exemples incluent les acides organiques comme l’acide acétique (CH3COOH) ou l’acide méthanesulfonique (CH3SO3H). Cependant, de grandes parties non polaires de la molécule peuvent atténuer ces propriétés. Ainsi, du fait de sa chaîne alkyle, l’acide octanoïque (C7H15COOH) est considérablement moins hydrophile que l’acide acétique.

L’hydron non solvaté (un noyau atomique d’hydrogène complètement libre ou « nu ») n’existe pas en phase condensée (liquide ou solide). Bien que l’on dise parfois que les superacides doivent leur extraordinaire pouvoir donneur d’hydrons à la présence d' »hydrons libres », une telle affirmation est très trompeuse : même pour une source d' »hydrons libres » comme H
2F+
, l’un des cations superacides présents dans le superacide acide fluoroantimonique (HF:SbF5), le détachement d’un H+
libre s’accompagne toujours d’une énorme pénalité énergétique de l’ordre de plusieurs centaines de kcal/mol. Cela exclut effectivement la possibilité que l’hydron libre soit présent en solution, même comme intermédiaire fugace. Pour cette raison, dans les acides forts liquides, on pense que les hydrons diffusent par transfert séquentiel d’une molécule à l’autre le long d’un réseau de liaisons hydrogène par ce que l’on appelle le mécanisme de Grotthuss.

AciditéEdit

L’ion hydron peut incorporer une paire d’électrons d’une base de Lewis dans la molécule par adduction:

+
+ :L → +

En raison de cette capture de la base de Lewis (L), l’ion hydron a un caractère acide de Lewis. En termes de théorie de la base acide dure/souple (HSAB), l’hydron nu est un acide de Lewis infiniment dur.

L’hydron joue un rôle central dans la théorie acide-base de Brønsted-Lowry : une espèce qui se comporte comme un donneur d’hydron dans une réaction est appelée acide de Brønsted, tandis que l’espèce acceptant l’hydron est appelée base de Brønsted. Dans la réaction acide-base générique présentée ci-dessous, HA est l’acide, tandis que B (représenté avec une paire solitaire) est la base :

HA + :B → +
+ :A-

La forme hydratée du cation hydrogène, l’ion hydronium (hydroxonium) H
3O+
(aq), est un objet clé de la définition de l’acide par Arrhenius. D’autres formes hydratées, le cation Zundel H
5O+
2, qui est formé d’un proton et de deux molécules d’eau, et le cation Eigen H
9O+
4, qui est formé d’un ion hydronium et de trois molécules d’eau, sont supposés jouer un rôle important dans la diffusion des protons à travers une solution aqueuse selon le mécanisme de Grotthuss. Bien que l’ion H
3O+
(aq) soit souvent représenté dans les manuels d’introduction pour souligner que l’hydronium n’est jamais présent en tant qu’espèce non solvatée en solution aqueuse, il est quelque peu trompeur, car il simplifie à l’excès la spéciation infâmement complexe du proton solvaté dans l’eau ; la notation H+
(aq) est souvent préférée, car elle traduit la solvatation aqueuse tout en restant non contraignante en ce qui concerne le nombre de molécules d’eau impliquées.