In allen Fällen liefern Säuren Protonen (oder Hydronium-Ionen H3O+) und Basen OH- (Hydroxid-) Ionen in wässrigen Lösungen.
Das H3O+-Ion wird mit dem H+-Ion gleichgesetzt, da es das H+-Ion in Verbindung mit einem Wassermolekül ist. Das Proton kann in wässriger Lösung nicht existieren, es wird aufgrund seiner positiven Ladung von den Elektronen der Wassermoleküle angezogen und das Symbol H3O+ wird verwendet, um diese Übertragung darzustellen.
Die Gleichung kann geschrieben werden als:
H+ + H2O(l) → H3O+(aq).
Dies ist eine Hydrolyse, da Wasser als Reaktionspartner beteiligt ist.
Betrachte die erste Gleichung in der Frage, die Ionisierungsgleichung von Wasser:
H2O(l) + H2O(l)→H3O+(aq) + OH-(aq)
Das H3O+ ist die konjugierte Säure von H2O. H3O+ wird also als Kurzform für ein Proton in wässriger Lösung verwendet. In einer nichtwässrigen Lösung würde das Proton eine andere Struktur bilden.
Die zweite Gleichung:
H2O(l) → H+(aq) + OH-(aq)
Zeigt, dass H2O zu gleichen Teilen aus H+ und OH- Ionen besteht und amphoter ist (kann eine Säure oder eine Base sein) und eine deprotonierte Form (OH-) hat. Die ionische Komponente hat eine sehr geringe Konzentration, und ein Wassermolekül wird im Allgemeinen als kovalent betrachtet, wobei das Dipolmoment eine leichte positive Ladung begünstigt.
Die H3O+-Ionenkonzentration in reinem Wasser bei 25° C beträgt 10^-7 dm^-3. Dies kann geschrieben werden als:
= 10^-7
wobei das Symbol die „Molarität von“ bedeutet (Einheiten in Mol dm^-3).
Die Anzahl der H3O+ und OH- Ionen, die bei der Ionisation von reinem Wasser entstehen, muss gleich sein (aus der Gleichung):
= = 10^-7).
Dies zeigt, dass reines Wasser weder sauer noch basisch ist, sondern neutral. Das Produkt von = ist das Ionenprodukt des Wassers.