in de scheikunde is protonatie (of hydronatie) de toevoeging van een proton (of hydron, of waterstofkation), (H+) aan een atoom, molecuul of ion, dat het geconjugeerde zuur vormt. (Het complementaire proces, wanneer een proton wordt verwijderd uit een Brønsted–Lowry zuur, is deprotonatie.) Enkele voorbeelden zijn

• de protonatie van water door zwavelzuur: H2SO4 + H2O ⇌ H3O+ + HSO –
  4
• de protonatie van isobuteen bij de vorming van een carbocatie:(CH3)2C=CH2 + HBF4 ⇌ (CH3)3C+ + BF−
  4
• de protonatie van ammoniak in de vorming van ammoniumchloride uit ammoniak en waterstofchloride:NH3(g) + HCl(g) → NH4Cl (s)

Protonatie is een fundamentele chemische reactie en is een stap in vele stoichiometrische en katalytische processen. Sommige ionen en molecules kunnen meer dan één protonatie ondergaan en zijn geëtiketteerd polybasic, die van vele biologische macromoleculen waar is. Protonatie en deprotonatie (verwijdering van een proton) komen voor in de meeste zuur–base reacties; zij zijn de kern van de meeste zuur–base reactie theorieën. Een Brønsted-Lowry zuur wordt gedefinieerd als een chemische stof die een andere stof protoneert. Bij het protoneren van een substraat, nemen de massa en de lading van de species elk met één eenheid toe, makend tot het een essentiële stap in bepaalde analytische procedures zoals elektrospray massaspectrometrie. Het protoneren of het deprotoneren van een molecuul of ion kan vele andere chemische eigenschappen veranderen, niet alleen de last en de massa, bijvoorbeeld oplosbaarheid, hydrofilicity, reductiepotentieel, en optische eigenschappen kunnen veranderen.