化学自习室移动版

在中学化学教学中，经常听到化学教师这样问学生：什么称酸不是酸？什么叫碱不是碱？教师给出的答案是：石碳酸(苯酚)不是酸，纯碱不是碱。其 实，在中学化学教学中，对酸碱的认识还存在着许多问题。如：

•盐酸是不是酸？

• H₃BO₃是不是酸？

• HClO₄是不是最强酸？

这类问题产生的原因有两个方面：首先是酸碱定义的多样性和发展性，由 于随着化学科学的发展，酸碱理论经历了朴素的酸碱理论、酸碱电离理论、酸碱溶剂理论、酸碱质子理论、酸碱电子理论等的发展过程，不同的酸碱理论给 出的酸碱的概念不同，酸碱的分类也不相同；其次是物质的分类方法的交叉性，人们对丰富多彩的化学物质分类时，根据其研究的需要经常采取不同的分类方式，如根据物质的组成、状态、性质、用途等进行分类，因而同一种物质属 于不同的物质类别就很正常了。

1、酸碱理论的发展

朴素的酸碱理论17世纪前，人们对酸碱的认识十分模糊，只凭借感觉器 官的感受来决定。例如，酸指一切有酸味的物质(例如醋酸、乳酸等)，碱指一 切有涩味而其溶液具有滑腻感的物质(例如苛性钠、苛性钾等)。

到17世纪末，英国化学家波义耳(Robert • Boyle)根据天然植物的汁液与酸碱作用的现象，给出了酸碱的定义：凡物质的水溶液能溶解某些金属， 跟碱接触会失去原有特性，而且能使石蕊试液变红的物质叫酸；凡物质的水溶液有苦涩味，能腐蚀皮肤，跟酸接触后失去原有特性，而且使石蕊试液变蓝的物质叫碱。

在酸碱理论的发展中，不少化学家也曾从物质的组成角度进一步发展酸 碱定义。法国化学家拉瓦锡认为氧是所有酸中普遍存在的和必不可少的元素。例如，硫酸、硝酸都含有氧；英国化学家戴维(Humphry • Dvy)则认为：判 断一种物质是不是酸，要看它是否含有氢；德国化学家李比希(Juslas Vonliebig)也给酸碱下了这样的定义：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。

酸碱电离理论1887年，瑞典化学家阿累尼乌斯(Arrhenius)创立酸碱电离理论，使酸碱理论进一步得到完善。酸碱电离理论规定电离时所生成的阳离子全部是H⁺的化合物叫酸，电离时所生成的阴离子全部是OH^－的化合 物叫碱。”

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。阿累尼乌斯还指出，多元酸和多元碱在水溶液中 分步离解，能电离出多个H^＋的酸是多元酸，能电离出多个OH^-的碱是多元 碱。这一理论还认为酸碱中和反应乃是酸电离出来的H^＋和碱电离出来的 OH^-之间的反应：

H^＋ ＋OH^-== H₂O

阿累尼乌斯酸碱电离理论的优点是能简便地说明酸碱在水溶液中的反 应。但由于该理论把酸碱概念局限在水溶液中，因此对非水体系和无溶剂体系都不能使用。

酸碱溶剂理论1905年，富兰克林(E.C. Flanklin)为了解释某些物质在 非水溶液中的行为，对阿累尼乌斯酸碱理论作了进一步的延伸。他认为溶质在某溶剂中能电离出与溶剂分子相同的阳离子者则为酸；溶质在某溶剂中 能电离出与溶剂分子相同的阴离子者则为碱；这种特征阳离子和特征阴离子 相结合，生成溶剂分子就是中和反应。”例如在液氨中：

2NH₃ NH₄^＋＋ NH₂^－

NH₄Cl等铵盐表现为酸，NaNH₂等氨基化物就表现为碱。

该理论比酸碱电离理论的适用范围更广了，但它的缺点是只能应用于能发生自身电离的溶剂中。

酸碱质子理论1923年，丹麦化学家布朗斯特(J. N. Bronsted)和英国化学家劳莱(T. Mlowry)分别独立地提出酸碱质子理论。因为布朗斯特将酸碱 理论发展得最完备，所以常称为布朗斯特酸碱质子理论。

酸碱质子理论克服了酸碱电离理论的局限性，大大扩展了酸碱的范围。 该理论认为，任何能给出质子的物质都是酸，任何能接受质子的物质都是碱，而且酸碱有如下关系：

酸碱＋ H^＋

上式中左边的酸是右边碱的共轭酸，而右边的碱则是左边酸的共轭碱，两者彼 此联系在一起叫做共扼酸碱对。例如：

酸碱＋ H^＋

HAc Ac-＋ H+

NH₄^＋ NH₃ ＋ H^＋

H₂CO₃ HCO₃^－ ＋ H＋ 

HCO₃^－  CO₃^2－ ＋ H^＋

由上述各酸碱对的共轭关系可以得出以下结论：酸失去质子后即成为其共轭碱，碱得到质子后即形成其共轭酸。酸总比其共轭碱多1个质子，共轭酸 碱对统一在质子的得失关系上。

在共轭酸碱对中，酸越强，则它给出质子的能力越强，其共轭碱接受质子的能力就越弱，因而碱性越弱。例如，HCl是强酸，其共轭碱Cl^－则是弱碱。反之，酸越弱，其共轭碱越强。例如，H₂O是弱酸，其共轭碱OH^－是强碱。酸碱反应的程度取决于酸碱的相对强弱。因此，酸碱反应是较强的酸与较强的碱 作用，生成较弱的碱和较弱的酸的过程。

较强酸＋较强碱—^较弱碱＋较弱酸 

HCl＋ NH₃  NH₄^＋＋ Cl^－

酸碱质子理论扩大了酸碱的范围，但对于酸仍然限制在含氢的物质上，把 酸碱只限于质子的给予或接受，不能解释没有质子传递的酸碱反应。

酸碱电子理论美国化学家路易斯(G. N. Lewis)提出了酸碱电子理论。 酸碱电子理论认为:凡是能接受电子对的物质就是酸，凡是能给出电子对的物质就是碱。酸碱反应的实质是碱提供电子对，与酸形成配位键而生成酸碱配合物。酸碱反应可以表示如下：

酸＋碱酸碱配合物

碱又叫做亲核试剂，酸又叫做亲电子试剂。这一理论很好地解释了一些 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。可见，路易斯酸碱是着眼于物质的结构。路易斯碱的概念与质子碱的概念类似，但路易斯酸的范围扩大了，作为路易斯酸的物质不仅是质子给予体(含氢的物质)，还 包括了配合物的形成体——金属离子或原子，以及缺电子的中性分子。

酸碱电子理论是目前应用最为广泛的酸碱理论，但该理论也有局限性。 酸碱电子理论对酸碱认识过于笼统，因而不易掌握酸碱的特征，也使不同类型 反应之间的界限基本消除，最大缺点是不易确定酸碱的相对强度。

软硬酸碱理论1963年，美国化学家皮尔逊(Pearson)在路易斯酸碱理论和实验观察的基础上提出软硬酸碱理论，根据路易斯酸碱对外层电子的吸引的松紧程度，即保持价电子能力的强弱将酸碱分为软硬酸碱，并提出一 个“软亲软，硬亲硬，软硬结合不稳定”的经验规则。该理论广泛应用于无机化学、有机化学、催化反应、化学键理论等方面，颇有成效。但软硬酸碱理论 有一定的局限性，至今仍局限于定性应用，还有许多例外，有待进一步的研 究和发展。

2、酸碱理论在中学化学中的应用

在中学化学中经常会遇到酸碱性强弱的比较问题。如在讨论元素周期律时，需要分析元素最高价氧化物对应水化物的酸性和碱性的强弱；在分析离子反应发生的条件和离子方程式书写时，要讨论酸碱的强弱；在分析盐类是否水解时，要讨论酸碱性强弱；等等。其实不同的酸碱理论对酸碱的强弱衡量标准是不同的(见表1 － 1)，而能定量讨论酸碱强弱的唯有酸碱电离理论。

由于中学化学中涉及的化学反应多数是在水溶液中进行的，所涉及的酸碱也比较简单和常见，因而酸碱的强弱可以用酸碱电离理论进行讨论。