[科普中国]-酸碱电离理论

1887年 ，瑞典化学家阿仑尼乌斯( S. A. Arrhenius) 提出了酸碱电离理论。该理论立论 于水溶液中电解质的解离。

简介大多数化学反应都是在水溶液中进行的，其反应物主要是酸、碱、盐。酸 、碱 、盐之间的反应，实质上是离子间的反应。掌握酸碱反应的本质和规律，是化学研究领域的玺要内容。在活的有机体中,酸碱性起着重要作用。很多药物本身就是酸或碱，它们的制备、分析测定条件及药理作用等都与酸碱性、酸碱电离平衡有着承要关系。

基本观点（1）在水溶液中解离出的阳离子全部是氢离子的物质称为酸 ；解离出的阴离子全部是氢氧根离子的物质称为碱；

（2）是酸的特征离子，是碱的特征离子；

（3）酸碱反应的实 质 是和 相互作用结合成 的反应；

（4）酸碱的相对强弱可以根据它们在水溶液 中解离出或程度的大小来衡量。1

意义和局限性电离理论在一定程度上提高了人们对酸碱本质的认识,对化学科学的发展起了很大 作用，但它把酸和碱限制在以水为溶剂的体系中，对于非水体系和无溶剂体系都不适用， 具有明显的局限性。2

理论发展酸碱质子理论由于阿仑尼乌斯的酸碱离子理论不能解一些非水溶液中进行的酸碱反应等问题，1923年布朗斯特（Brönsted）和劳里（Lowry）提出了酸碱质子理论。

布朗斯特（Brönsted）和劳莱（Lowry）在1923年提出的质子理论认为，凡是给出质子的任何物质（分子或离子）都是酸；凡是接受质子的任何物质都是碱。简单地说，酸是质子的给予体，而碱是质子的接受体。酸和碱之间的关系表示如下：

酸 =质子+ 碱

酸和碱是统一在对质子的关系上：酸放出质子后变成了碱，而碱接受质子后就变成了酸。为了表示它们之间的联系，常把酸碱之间的这种关系叫做共轭酸碱对。酸放出质子后形成的碱，叫做该酸的共轭碱；碱接受质子后形成的酸，叫做该碱的共轭酸。我们把相差一个质子的对应酸碱，叫做共轭酸碱对。1

根据酸碱的质子理论，容易放出质子的物质是强酸，而该物质放出质子后就不容易形成碱，同质子结合能力弱，因而是弱的碱。换言之，酸越强，它的共轭碱就越弱；反之，碱越强，它的共轭酸就越弱。

根据酸碱质子理论，酸碱在溶液中所表现出来的强度，不仅与酸碱的本性有关，也与溶剂的本性有关。我们所能测定的是酸碱在一定溶剂中表现出来的相对强度。同一种酸或碱，如果溶于不同的溶剂，它们所表现的相对强度就不同。例如HAc在水中表现为弱酸，但在液氨中表现为强酸，这是因为液氨夺取质子的能力（即碱性）比水要强得多。这种现象进一步说明了酸碱强度的相对性。2

酸碱电子理论布朗斯特酸碱理论概念的核心系于分子或离子间的质子转移，显然无法对不涉及质子转移，但却具有酸碱特征的反应做解释。这一不足在布朗斯特概念提出的同年由美国化学家路易斯提出的另一个更广的酸碱概念所弥补，但后者直到20世纪30年代才开始在化学界产生影响.

酸碱电子理论认为：凡能接受电子对的物质（分子、离子或原子团）都称为酸，凡能给出电子对的物质(分子、离子或原子团）都称为碱。酸是电子对的受体，碱是电子对的给体 ，它们也称为路易斯酸和路易斯碱。酸碱反应的实质是碱提供电子对与酸形成配位键， 反应产物称为酸碱配合物。

该理论认为：

凡是能够接受外来电子对的分子、离子或原子团称为路易斯酸（Lewis acid)，即电子对接受体，简称受体；

凡是能够给出电子对的分子、离子或原子团称为路易斯碱（Lewis base），即电子对给予体，简称给体。

或者说：

路易斯酸（Lewis acid)是指能作为电子对接受体（Electron pair acceptor）的原子，分子，离子或原子团；

路易斯碱（Lewis base)则指能作为电子对给予体（Electron pair donor）的原子，分子，离子或原子团；

酸碱反应是电子对接受体与电子对给予体之间形成配位共价键的反应。

路易斯酸的分类

1、 配位化合物中的金属阳离子。

2、有些分子和离子的中心原子尽管满足了8电子结构，仍可扩大其配位层以接纳更多的电子对。

3、另一些分子和离子的中心原子也满足8电子结构，但可通过价层电子重排接纳更多的电子对。

4、某些闭合壳层分子可通过其反键分子轨道容纳外来电子对。碘的丙酮溶液呈现特有的棕色，是因为分子反键轨道接纳丙酮中氧原子的孤对电子形成配合物。

常见的Lewis酸：

⒈正离子、金属离子：钠离子、烷基正离子、硝基正离子

⒉受电子分子（缺电子化合物）：三氟化硼、三氯化铝、三氧化硫、二氯卡宾

在有机化学中Lewis酸是亲电试剂

路易斯碱的分类

1、 阴离子；

2、具有孤对电子的中性分子；

3、含有碳-碳双键的分子。

Lewis碱显然包括所有Bronsted碱，但Lewis酸与Bronsted酸不一致，如HCl是Bronsted酸，但不是Lewis酸，而是酸碱加合物。

常见的Lewis碱：

⒈负离子：卤离子、氢氧根离子、烷氧基离子、烯烃、芳香化合物

⒉带有孤电子对的化合物：氨、氰、胺、醇、醚、硫醇、二氧化碳

在有机化学中Lewis碱是亲核试剂

注意：

⒈Lewis酸碱电子理论中只有酸、碱和酸碱络合物，没有盐的概念；

⒉在酸碱电子理论中，一种物质究竟属于碱，还是属于酸，还是酸碱配合物，应该在具体反应中确定。在反应中起酸作用的是酸，起碱作用的是碱，而不能脱离具体反应来辨认物质的酸碱性。同一种物质，在不同的反应环境中，既可以做酸，也可以做碱；

⒊正离子一般起酸的作用，负离子一般起碱的作用；

⒋这一理论的不足之处在于酸碱的特征不明显。

酸碱电子理论不足

酸碱电子理论扩大了酸碱范围，可把酸碱概念用于许多有机反应和无溶剂反应。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，它对确定酸碱的相对强弱来说，没有统一的标度，对酸碱的反应方向难以判断。2

本词条内容贡献者为:

李廉 - 副教授 - 中国矿业大学