H3O는 보통 수소 이온이 물 분자와 결합한 형태인 “하이드로늄 이온”을 가리키며 정확한 표기는 H3O+입니다. 물(H2O)에 프로톤(H+)이 추가되어 생기며 반응식으로는 H+ + H2O → H3O+로 표현합니다. 화학적으로는 산성도를 설명할 때 실제로 존재하는 양성자 운반체이며, 수용액에서 단독의 자유 양성자(H+) 대신 거의 항상 H3O+나 더 복잡한 수화 이온(예: Zundel형 H5O2+, Eigen형 H9O4+) 형태로 존재합니다. 구조적으로 산소 원자는 하나의 비공유 전자쌍과 세 개의 O–H 결합을 가지므로 전자기하학은 사면체(sp3), 분자형상은 삼각뿔(trigonal pyramidal)에 가깝습니다. H3O+의 농도는 용액의 pH를 결정하며 pH = −log10[H3O+]로 정의됩니다. 예를 들어 중성의 순수한 물(25°C)에서는 [H3O+] ≈ 1.0×10−7 M입니다. 또한 수용액에서 양성자의 이동은 분자 전체가 이동하는 것이 아니라 인접한 물 분자들 사이를 통해 프로톤이 연속적으로 전달되는 그로트추스(Grotthuss) 기작에 의해 빠르게 일어나므로 전기전도도와 산성 반응 속도에 중요한 역할을 합니다. H+로 간단히 표기하는 관습이 있지만 실제로는 H3O+ 또는 수화된 형태로 존재한다는 점을 기억하면 됩니다.
