酸碱概念的发展过程

四、从电离定义酸碱

1887年瑞典化学家阿伦尼乌斯(S.A.Arrhenius，1859~1927)提出了电离理论，并从电离的角度定义酸和碱。阿累尼乌斯认为：酸是在水溶液中电离生成的阳离子全都是氢离子的物质。碱是电离生成的阴离子全部是氢氧根离子物质。在19世纪末在德国化学家奥斯特瓦尔德的影响下，化学界中形成了这样的概念：氢离子是酸性的体现者，酸的强度与浓度成正比；氢氧离子则是碱性的体现者，碱的强度与浓度成正比。因而，酸碱中和作用就是氢离子和氢氧离子相互作用生成水的反应。这一概念经过测定不同的强酸强碱的中和热证明是符合事实的。1909年，哥本哈根的化学家索伦森又提出了用氢离子浓度的负对数pH来表示氢离子浓度。

酸碱电离理论，是人类对酸、碱的认识从现象到本质、从宏观到微观的一次飞跃。然而，这种电离理论只能用于水溶液中，不适用非水溶液体系。后来人们在实验中发现，除去杂质的纯水具有微弱的导电性，水中存在着游离的的氢离子和氢氧根离子，在25℃时氢离子和氢氧根离子的浓度均为10-7mol/L。

五、从溶剂定义酸碱

1905年，英国化学家富兰克林(E.C.Franklin)提出了酸碱溶剂理论，溶剂理论的基础仍然是电离理论。凡能电离产生溶剂阳离子的物质为酸，产生溶剂阴离子的物质为碱。酸碱中和反应的实质是阳离子和阴离子化合而生成溶剂分子的过程。溶剂理论把酸、碱的概念从以水为溶剂扩大到了任何能够产生阴、阳离子的溶剂中，扩大了酸碱的范围。

液态二氧化硫能发生微弱电离，即2SO2≒SO2++SO32-。因此在二氧化硫溶剂中，SOCl2为酸，其电离式为SOCl2≒SO2++2Cl-；Cs2SO3为碱，其电离方程式为Cs2SO3=2Cs++SO32-。两种物质可以发生类中和反应Cs2SO3+SOCl2=2CsCl+2SO2。

溶剂理论可把酸碱概念扩展到非水溶剂体系中，但是溶剂理论只能适用于能发生自电离的溶剂体系中。实际上有不少的物质在烃类（如苯、氯仿、醚等）溶剂中也能表现出酸碱行为。如HCl和NH3在苯中并不电离(苯也不电离)，然而它们在苯中却能相互反应生成NH4Cl；此外HCl和NH3能在气相进行反应。类似这样的事实是溶剂理论无法解释的。

六、从质子定义酸碱

在1908年，英国科学家拉普斯根据测定水对醇溶液中酯化作用的影响提出，酸是氢离子的给予体(即质子的给予体)，碱则是氢离子的接受体。1923年，英国剑桥大学的教授洛里(T.M.Lowry，1874~1936)和丹麦布朗斯台德(J.N.Bronsted，1879~1947)，以及同是丹麦人的比约鲁姆都同时而又各自独立地扩展了这些概念。在三人之中，布朗斯台德将酸碱理论发展得最完备。

根据布氏的理论，凡能放出质子(即氢离子)的任何含氢原子的分子或离子都是酸，这种酸称为质子酸。例如，HCl和NH4+都能放出质子，所以它们都是质子酸。酸具有丢掉质子的倾向，如果这种倾向相当强，这种酸尝起来就会有酸味；如果这种倾向不够强，那么它就不带酸味，然而它依然是一种酸。凡能与质子结合的分子或离子都是碱。当HCl、NH4+放出质子后，剩余的Cl-、NH3又都能接受质子，因此它们都是碱。推而广之，酸中的阴离子可以看作碱。酸碱中和反应的实质是质子传递反应。质子理论不仅适用于水和其他能电离的溶剂组成的溶液中发生的酸碱反应，而且适用于不能电离的溶剂组成的溶液和气相中发生的酸碱反应。

七、从电子定义酸碱

电离理论和质子理论都把酸的分类局限于含氢的物质，而有些物质如SO3根据上述理论都不是酸，但它确实能发生类似的酸碱反应。例如反应SO3+Na2O=Na2SO3中SO3起到了类似酸的作用。因此，1923年，美国化学家路易斯(G.N.Lewis，1875~1946)提出了酸碱电子理论，但直到20世纪30年代才开始在化学界产生影响。

路易斯理论认为，凡是可以接受外来电子对的物质为酸；酸是电子对的接受体，具有可以接受电子对的空轨道；凡可以提供电子对的物质为碱。碱是电子对的给予体，必须具有未共享的孤对电子。因此，路易斯碱和质子碱的范围一致。然而，路易斯酸的范围却比质子酸的范围大很多。

酸碱反应的实质是酸与碱之间共享电子对，形成配位共价键，生成酸碱配合物，并不发生电子转移。例如：氢离子与氢氧根离子反应生成水。根据酸碱电子理论，氢离子是酸，氢氧根离子是碱。两者反应时，氢氧根离子给出电子对，氢离子接受电子对，形成配位键OH→H，水是酸碱加合物。又例如：在Ag＋与NH3反应中，Ag＋有空的轨道，可以接受电子对；对于NH3中的N原子有孤对电子，可以作为电子对的给与体。Ag＋与NH3以配位键相结合，生成二氨合银配离子[H3N→Ag←NH3]＋。推而广之，按照路易斯酸碱理论分析配合物形成，形成体即为路易斯酸，配位体即为路易斯碱。

Lewis酸碱电子理论加深了人们对于酸、碱结构的认识，极大扩充了酸和碱的范围，从而该理论可用于许多有机反应和无溶剂反应，诸如在滴定不含氢离子的溶液时，指示剂的颜色为什么会改变等等。这是它的优点。它的缺点是这一理论包罗万象，使酸碱特征不明显，同时，如果选择不同的反应对象，酸或碱的强弱次序也可能不同，对酸碱强弱也没有一个定量标准。

最近的150年，我们对酸和碱的理解有了明显进步。目前来说，质子酸碱理论也好，电子酸碱理论也好，他们的理论各有利弊，到目前为止，还没有一种在所有场合下都完全适用的酸碱理论。关于酸和碱的概念及其理论有待进一步完善，可以想象，这一过程亦将随着人类的求索而不断展开与延续下去。返回搜狐，查看更多