Hydroxoniumzuur, ook bekend als hydronium of oxonium, is een polyatomisch kation met de chemische formule H3O+. Het wordt gevormd wanneer een watermolecuul (H2O) een proton (H+) krijgt.

Hydroxoniumzuur is aanwezig in alle waterige oplossingen, zelfs in zuiver water. In zuiver water is de concentratie hydroniumionen erg laag, ongeveer 1×10^-7 mol per liter (mol/l) bij 25 °C. Dit betekent dat er op elke 10.000.000 watermoleculen slechts één hydroniumion is.

Wanneer een zuur in water wordt opgelost, doneert het protonen aan watermoleculen, waardoor de concentratie van hydroniumionen toeneemt. Hoe hoger de concentratie hydroniumionen, hoe lager de pH van de oplossing. De pH van een oplossing is een maatstaf voor de zuurgraad of basiciteit van de oplossing en wordt bepaald door de concentratie hydroniumionen.

Hydroxoniumionen zijn verantwoordelijk voor de zure eigenschappen van zuren. Wanneer een zuur in water oplost, reageren de hydroniumionen met andere moleculen in de oplossing, waarbij ze protonen doneren en ervoor zorgen dat ze zuur worden. Zuren kunnen, afhankelijk van hun sterkte, één of meer protonen doneren.

Sterke zuren, zoals zoutzuur (HCl) en zwavelzuur (H2SO4), dissociëren volledig in water, waarbij al hun protonen vrijkomen en een hoge concentratie hydroniumionen ontstaat.

Zwakke zuren, zoals azijnzuur (CH3COOH) en koolzuur (H2CO3), dissociëren slechts gedeeltelijk in water, waarbij slechts een klein deel van hun protonen vrijkomt en een lagere concentratie hydroniumionen ontstaat.

Hydroxoniumzuur is belangrijk in veel chemische en biologische processen. Het is betrokken bij zuur-base-reacties, die fundamenteel zijn voor veel chemische processen en fysiologische reacties in levende organismen.