ヒドロン

テンプレート:Chembox ヒドロン(Hydron)は、H⁺という記号で表される、水素原子の陽イオンの一般名である。

概要

「プロトン」という言葉は、最も多い同位体である軽水素の陽イオンを意味する。「ヒドロン」は、その同位体組成に関わらない陽イオンを表す。そのため、プロトン(¹H⁺)、デューテロン(²H⁺, D⁺)、三重水素(³H⁺, T⁺)を含む名称である。他のイオンと異なり、ヒドロンは裸の原子核のみから構成される。

ヒドロン（裸の水素原子核）は、反応性が高すぎるため多くの液体中では存在できない。自由なヒドロンは、液体中で分子と反応し、より複雑な陽イオンを形成する。例としては、水中における水素イオンの水和型であるヒドロニウムイオン(H₃O⁺)や最も強い超酸であるフルオロアンチモン酸の不安定な陽イオンH₂⁺がある。このため液体中では、ヒドロンは複雑なイオンと接触して、グロッタス機構により拡散する。水中においてヒドロニウムイオンは、スヴァンテ・アレニウスによる酸の定義の鍵となる。

他の水和型には、1つのプロトンと2つの水分子からなるズンデルカチオン(H₅O₂⁺)や1つのプロトンと3つの水分子からなるアイゲンカチオン(H₉O₄⁺)があり、グロッタス機構に従う「水素ホッピング」において重要な役割を担っている。ヒドロン自体も、より一般的なブレンステッド-ローリーの酸塩基理論において重要な役割を果たしている。

陰電荷を持つヒドロンのカウンターパートは、ヒドリド(H^-)という。

ヒドロンの同位体

• プロトン - ${\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{1}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}1}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$（即ち水素原子の陽イオン）
• デューテロン - ${\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{2}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}2}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+},\mathrm{D}{\phantom{A}}^{+}$
• トリトン - ${\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{3}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}3}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+},\mathrm{T}{\phantom{A}}^{+}$

他の水素の同位体は、不安定すぎて意味を持たない。

用語の歴史

「ヒドロン」(Hydron)という用語は、国際純正・応用化学連合により、未分画の天然の水素同位体混合物に含まれる軽水素、重水素、三重水素について区別がなされないときに「プロトン」に代わる言葉として使うことが勧告されている。「プロトン」という用語は、同位体分離された純粋な¹H⁺を表す。一方、水素化物イオンも存在するために、ヒドロンを単に「水素イオン」(hydrogen ion)ということは推奨されない。

「ヒドロン」という用語は、1988年に国際純正・応用化学連合によって定義された。しかし、今でも「ヒドロン」という用語の代わりに「プロトン」という用語が用いられており、プロトン化、脱プロトン化、プロトンポンプ、プロトンチャネル等という用語がある。また酸塩基反応によるH⁺の移動は、通常は「プロトン移動」と呼ばれる。「ヒドロン」という用語は、速度論的同位体効果や同位体標識等、水素の同位体を区別することが重要な文脈でのみ用いられている。

しかし、天然の水素原子核の99.9844%はプロトンであり、残り（海水では156 ppm）がデューテロン、ごく少量がトリトンである。

関連項目

• 脱プロトン化
• 超酸
• 水素分子イオン
• プロトン化水素分子
• 水素イオンクラスタ