À en croire Brönsted, tout acide est un élément capable de libérer un ion H+. Cependant, toutes les espèces renfermant des atomes d’hydrogène ne constituent pas nécessairement des acides. Pour ce fait, il est bon d’en savoir davantage sur ce phénomène chimique afin de faire désormais la part des choses. Étant un ion positif, cation ou l’ion hydronium, se comporte différemment en présence de différentes particules. Découvrez dans cet article tout sur la libération des ions hydrogène H+.
Ions hydrogène : présentation complète du cation
L’ion hydronium représente le noyau d’un atome d’hydrogène strictement écarté ou séparé de l’électron qui l’accompagne (électron accompagnateur). En effet, le noyau d’hydrogène est composé d’une particule qui renferme une charge électrique unique dénommée « proton ». En pratique, ce cation généralement isolé s’identifie par le symbole H+ qui caractérise très souvent un proton. Il s’agit ici d’un ion positif dont le noyau nu est capable de se combiner facilement avec plusieurs autres particules comme les atomes, les électrons et les molécules. Un ion hydrogène isolé n’a d’existence que dans un milieu presque exempt de particules et à l’état gazeux. Un espace dépourvu de particules est souvent qualifié de « vide poussé ».
Les ions hydrogène dans une solution aqueuse
Il faut rappeler que l’expression « ion hydrogène » est utilisée couramment pour désigner le cation qui se trouve dans les solutions aqueuses. Dans ces solutions, l’ion hydrogène existe comme une molécule combinée sous la formule H+-H2O ou H3O+. Cette formule chimique ne désigne que l’ion hydronium ou l’oxonium. Ainsi, la quantité de ce proton qui se trouve au sein d’une solution aqueuse est souvent considérée comme la mesure de son acidité. En effet, plus la concentration du cation est élevée, plus la substance est acide et moins son pH est fort. La célèbre formule du cation en solution aqueuse donne H+ + H2O qui donne H3O+.
Comment se forme un ion hydrogène ?
L’ion hydrogène représente un ion monoatomique qui manque d’un électron, ce qui explique que l’atome d’hydrogène a un électron de plus que lui. Ainsi, l’ion hydrogène ne dispose plus aucun électron, ce qui fait que l’isotope du noyau ne propose qu’un seul proton sans neutron. Il est donc clair que la formation de l’ion hydrogène n’est effective que lorsque l’atome d’hydrogène (H) arrive à perdre un électron. Cela arrive généralement lorsque l’atome d’hydrogène est soumis à un rayonnement énergétique très puissant (physique). En chimie, la production des ions H+ peut se faire pendant l’oxydation d’une molécule H2, le dihydrogène. Cela peut aussi arriver durant une réaction acide-base.
Comment détecter les ions H+ ?
À l’aide d’un pH-mètre ou d’un papier pH, il est possible de détecter la présence des ions hydrogène en mesurant le pH. Si vous trouvez un pH en dessous de 7, cela implique que la solution est acide et sa concentration en ions H+ est élevée. En outre, l’identification des ions hydrogène peut se faire également par le biais de leur réactivité chimique quand leur concentration est suffisante. Ce cation facilite l’oxydation de certains métaux comme le zinc, le fer, le plomb, l’aluminium, etc. qui forment du dihydrogène (H2) au contact du H+. Il n’y a aucun moyen physique de constater la présence des protons H+.
Par ailleurs, ces cations peuvent être issus de plusieurs sources comme les solutions aqueuses (principales), les étoiles, l’ionosphère et les nébuleuses. Chacune de ces sources produit suffisamment d’ions hydrogène.