酸碱理论的发展历程

酸碱理论的发展历程内容摘要：

2、合 物 和 氨都 含 有 氢 ， 但 并 不 是 酸。 德 国 比 希 弥 补 了 戴 维 的 不 足 ， 为 酸 和 碱 下 了 更 科 学的 定 义 ： “所 有 的 酸 都 是 氢 的 化 合 物 ， 但 其 中 的 氢 必 须 是 能 够 很 容 易 地 被 金 属 所 置 换 的。 碱 则 是 能 够 中 和 酸 并 产 生 盐 的 物 质。 ”但 他 不 能 解 释 为 什 么 有 的 酸 强 ， 有 的 酸 弱。 这 一问 题 为 瑞 典 尼 乌 斯 解 决。 阿 伦 尼 乌 斯 酸 碱 理 论 在 阿 伦 尼 乌 斯 电 离 理 论 的 基 础 上 提 出 的 酸 碱 理 3、 论 是 ： “酸 、碱 是 一 种 电 解 质 ， 它 们 在 水 溶 液 中 会 离 解 ， 能 离 解 出 氢 离 子 的 物 质 是 酸 ； 能 离 解 出 氢 氧根 离 子 的 物 质 是 碱。 ”由 于 水 溶 液 中 的 氢 离 子 和 氢 氧 根 离 子 的 浓 度 是 可 以 测 量 的 ， 所 以这 一 理 论 第 一 次 从 定 量 的 角 度 来 描 写 酸 碱 的 性 质 和 它 们 在 化 学 反 应 中 的 行 为 ， 指 出 各 种酸 碱 的 电 离 度 可 以 大 不 相 同 ， 有 的 达 到 90 以 上 ， 有 的 只 有 1 ， 于 是 就 有 强 4、酸 和弱 酸 ； 强 碱 和 弱 碱 之 分。 强 酸 和 强 碱 在 水 溶 液 中 完 全 电 离 ； 弱 酸 和 弱 碱 则 部 分 电 离。 阿伦 尼 乌 斯 还 指 出 ， 多 元 酸 和 多 元 碱 在 水 溶 液 中 分 步 离 解 ， 能 电 离 出 多 个 氢 离 子 的 酸 是 多元 酸 ； 能 电 离 出 多 个 氢 氧 根 离 子 的 碱 是 多 元 碱 ， 它 们 在 电 离 时 都 是 分 几 步 进 行 的。 这 一理 论 还 认 为 酸 碱 中 和 反 应 乃 是 酸 电 离 出 来 的 氢 离 子 和 碱 电 离 出 来 的 氢 氧 根 离 子 之 间 5、的 反应 ： H+ 2 尼 乌 斯 酸 碱 理 论 也 遇 到 一 些 难 题 ， 如 ： 在 没 有 水 存 在 时 ， 也 能 发 生 酸 碱 反应 ， 例 如 氯 化 氢 气 体 和 氨 气 发 生 反 应 生 成 氯 化 铵 ， 但 这 些 物 质 都 未 电 离。 将 氯 化铵 溶 于 液 氨 中 ， 溶 液 即 具 有 酸 的 特 性 ， 能 与 金 属 发 生 反 应 产 生 氢 气 ， 能 使 指 示 剂 变 色 ，但 氯 化 铵 在 液 氨 这 种 非 水 溶 剂 中 并 未 电 离 出 氢 离 子。 碳 酸 钠 在 水 溶 液 中 并 不 电 离 出氢 氧 根 离 子 6、， 但 它 却 是 一 种 碱。 要 解 决 这 些 问 题 ， 必 须 使 酸 碱 概 念 脱 离 溶 剂 （ 包 括 水 和其 他 非 水 溶 剂 ） 而 独 立 存 在。 其 次 酸 碱 概 念 不 能 脱 离 化 学 反 应 而 孤 立 存 在 ， 酸 和 碱 是 相互 依 存 的 ， 而 且 都 具 有 相 对 性。 解 决 这 些 难 题 的 是 丹 麦 斯 惕 和 英 国 他 们 于 1923 年 提 出 酸 碱 质 子 理 论。 酸 碱 质 子 理 论 布 仑 斯 惕 和 劳 里 提 出 的 酸 碱 定 义 是 ： “凡 是 能 够 释 放 出 质 子 (H+)的 物 质 7、 ， 无 论 它 是 分 子 、 原 子 或 离 子 ， 都 是 酸 ； 凡 是 能 够 接 受 质 子 的 物 质 ， 无 论 它 是 分子 、 原 子 或 离 子 ， 都 是 碱。 ”酸 和 碱 之 间 存 在 以 下 关 系 ： 可 用 一 个 普 遍 反 应 式 表 示 ： 酸 1 碱 2=酸 2 碱 1 当 一 种 分 子 或 离 子 失 去 质 子 起 着 酸 的 作 用 的 同 时 ， 一 定 有另 一 种 分 子 或 离 子 接 受 质 子 起 着 碱 的 作 用。 酸 1 和 碱 1 或 酸 2 和 碱 2 称 为 共 轭 酸 对。 酸 碱 质 子 理 论 的 优 点 是 9、。 当 然 ， 酸 碱 质 子 理 论 也 有 解 释 不 了 的 问 题 ， 例 如 ， 无 法 说 明 下 列 反 应 是 酸 碱 反 应 ： 这 个 反 应 中 然 是 酸 ， 但 它 并 未 释 放 质 子 ； 然 是碱 ， 但 它 并 未 接 受 质 子。 又 如 实 验 证 明 了 许 多 不 含 氢 的 化 合 物 （ 它 们 不 能 释 放 质 子 ） 如 可 以 与 碱 发 生 反 应 ， 但 酸 碱 质 子 理 论 无 法 解 释 它 们 是 酸。 路 易 斯 酸 碱 理 论 1923 年 美 国 斯 指 出 ， 没 有 任 何 理 由 认 为 酸 必 须 限 定在 含 10、 氢 的 化 合 物 上 ， 他 的 这 种 认 识 来 源 于 氧 化 反 应 不 一 定 非 有 氧 参 加。 路 易 斯 是 共 价 键理 论 的 创 建 者 ， 所 以 他 更 倾 向 于 用 结 构 的 观 点 为 酸 碱 下 定 义 ： “碱 是 具 有 孤 对 电 子 的物 质 ， 这 对 电 子 可 以 用 来 使 别 的 原 子 形 成 稳 定 的 电 子 层 结 构。 酸 则 是 能 接 受 电 子 对 的 物质 ， 它 利 用 碱 所 具 有 的 孤 对 电 子 使 其 本 身 的 原 子 达 到 稳 定 的 电 子 层 结 构。 ”这 一 理 论很 好 地 解 释 11、 了 一 些 不 能 释 放 出 质 子 的 物 质 也 是 酸 ； 一 些 没 有 接 受 质 子 的 物 质 也 是 碱。 如 反 应 可 解 释 如 下 ： 在 这 一 反 应 中 ， 未 接 受 质 子 ， 但 它 具 有 孤 对 电 子 ， 这 对 电 子 可 以 用 来 使 的 硫 原 子 达 到 稳 定 的 8 电 子 层 结 构 ， 所 以 碱。 反 应 中 虽 然 没 有释 放 质 子 ， 但 其 中 的 硫 原 子 能 够 接 受 氧 原 子 的 孤 对 电 子 而 达 到 稳 定 的 8 电子 层 结 构 ， 所 以 一 种 酸。 路 易 斯 酸 碱 理 论 解 释 12、了 许 多 有 机 反 应 也 是 酸 碱 反 应与 此 同 时 ， 人 们 在 实 验 中 发 现 ， 除 去 杂 质 的 纯 水 具 有 微 弱 的 导 电 性。 因 此 ， 在 水 中游 离 的 的 氢 离 子 和 氢 氧 根 离 子 存 在 ， 而 且 ， 当 时 的 人 们 已 测 定 水 中 离 子 的 浓 度 积 为 当 时 通 常 认 为 水 的 离 解 可 能 用 下 列 方 程 表 示 ： 23O+其 生 成物 是 氢 氧 根 离 子。 同 时 ， 在 25 时 测 定 纯 水 的 导 电 率 ， 得 出 H+和 粒 子 的 浓 度 均 为 1101909 年 ， 哥 本 13、 哈 根 的 化 学 家 索 伦 森 又 提 出 了 用 氢 离 子 浓 度 的 负 对 数 表 示 氢离 子 浓 度。 虽 然 为 ， 根 据 电 解 质 离 解 学 说 的 原 理 ， 似 乎 关 于 酸 和 碱 的 概 念 已 经 很 明 确 ， 但 是 在20 世 纪 初 由 于 发 现 了 许 多 新 的 实 验 事 实 ， 关 于 酸 和 碱 的 确 切 定 义 的 问 题 又 被 提 出 来 了。 在 当 时 的 许 多 新 发 现 中 ， 最 具 代 表 性 的 事 实 乃 是 在 醋 酸 钠 对 盐 酸 进 行 库 仑 已 法 滴 定 时 ，所 得 到 的 滴 定 曲 线 和 14、 用 碱 滴 定 盐 酸 时 得 到 的 曲 线 颇 为 相 似。 早 在 1908 年 ， 英 国 曼 彻 斯 特 的 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 和 丹 麦 布 朗 斯 台 德 ， 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 3 人 之 中 ， 布 朗 斯 台 德。