酸碱概念的历史与发展小论文

酸碱概念的历史与发展

哈尔滨工业大学

一，不同角度对于酸碱的定义

1. 从性质的角度定义酸碱

说到酸碱理论，就不得不谈谈最初人们根据物质所表现出来的不同性质来区分酸和碱。世纪后期，英国化学家波义耳根据实验中所得到的酸、碱的性质第一次为酸、碱下了明确的定义：凡是有酸味水溶液能溶解某些金属，与碱接触会失去原有的特性，能使蓝色石蕊试纸变红的物质，叫作酸；凡水溶液有苦涩味、滑腻感，与酸接触后失去原有的特性，能使红 色石蕊试纸变蓝的物质叫作碱。

2. 从组成的角度定义酸碱

不知道大家有没有思考过：为什么不同的酸（或碱）都具有类似的性质呢？是不是它们的组成中都含有某些相同的成分呢？于是人们开始从组成的角度研究酸和碱。世纪后期，法国化学家拉瓦锡提出一切酸中都含有氧元素，氧元素是造成酸具有酸性的原因。19世纪初，到英国化学家戴从有些酸（如盐酸）并不含有氧却具有酸的性质一事实出发，提出“判断一种物质是不是酸，要看它是否含有氢”的观点。因为许多有机化合物和氨都含有氢但并不是酸。因 此年，德国化学家李比希为酸和碱下了定义：酸是氢的化合物但是酸中的氢必须是可以被金属所置换的；碱则是能够中和酸并产生盐的物质。

3. 从电离的角度定义酸碱

之后呢？19世纪后期，瑞典化学家阿伦尼乌斯提出了电离理论，并从电离的角度定义酸碱。他认为在水溶液中凡是能电离出氢离子的物质叫作酸；能电离出—的物质叫作碱。酸碱中和反应的实质是氢离子和氢氧根化合而生 成水的过程。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。然而这种理论局限性是把酸、碱限于溶液中，而水对于非水溶液体系则不适用。针对上述不足年英国化学家富兰克林提出了酸碱溶剂理论：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。

4. 从质子的角度定义酸碱

往小里说，HCl 是酸，NH3是碱，它们在苯中并不电离（苯也不电离），然而它们在苯中却能相互反生成NH4Cl ，HCl 和NH3能在气相进行反应。类似这样的事实是电离理论和溶剂理论所无法解释的。因此，1932年，丹麦化学家布朗斯特和英国化学家劳莱各自独立地提出了酸碱质子理论凡能放出质子的任何含氢原子的分子或离子都是酸；凡能与质子

结合的分子或离子都是碱。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但对于没有质子参加的酸碱反应则不适用。

5. 从电子的角度定义酸碱

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等 根据上述理论都不是酸，但它们确实能发生类似的酸碱反应。因此，1923年，美国化学家路易斯提出了酸碱电子理论：凡是可以接受 接电子对的分子或离子都是酸凡是可以给出电子对的分子或离子都是碱。酸是电子对的接受体必体必须具有未鮮对电子。酸喊反应的实质是与碱之间共享电子对，形成配位共价键生成酸碱配合物。电 子理论定义了些不能放出质子的物质。对于酸、碱结构的认识，扩大了酸、碱的范围。但是，电子理论也存在不足，目前还没有完全使用的理论。

直到目前为止，还没有一种在所有场合都使用的理论。

二，酸碱定义的相关理论

1. 阿仑尼乌斯酸碱理论 不同盐类（强电解质）的溶液混合后，假如没有气体产生或沉淀析出，则反应既不放热，又不吸热，例如氯化钠溶液与硝酸钾溶液混合后，生成物氯化钾和硝酸钠也都是可溶性盐，它们在稀溶液中都离解为离子，实质上此反应是四种离子（Na+、Cl －、K+、NO3-）混合在一起，并没有发生其他变化。溶液的颜色往往与固体的颜色不同 ，例如 CuCl2固体是棕黄色的，CuBr2固体是黑色的，CuSO4·5H2O 固体是蓝色的。将这三种固体配成稀溶液，则溶液全是蓝色的。这一现象可以用电离理论解释 ， 由于这三种铜盐溶于水，全离解产生Cu2+，而离解出来的阴离子Cl －、Br － 、都是无色的，所以溶液所显的蓝色就是Cu2+的颜色。氯化物可以用硝酸银来检验，不论是氯化钠、氯化钾 、氯化钙或其他氯化物溶液，只要加入硝酸银溶液，都会产生白色的氯化银沉淀，和它是钠盐、钾盐、钙盐无关，这又一次证明了在稀溶液中这些盐类都是以离子的形式存在，这种检验反应实质上是氯离子与银离子之间的反应：Cl －+Ag+AgCl↓由此可见，电离理论是盐类定性分析方法的理论基础。

2. 布朗斯特一劳莱酸碱理论

亦称“酸碱质子理论”。由丹麦化学家布朗斯特和英国化学家劳里于1923年提出。他们认为凡能释放质子的分子或离子（如H2O 、HCL 、NH4 、H2SO4等）称为酸；凡能接受质子的分子或离子（如H2O 、NH3、Cl 等）称为碱。因此，一种酸释放质子后即成为碱，称为该酸的共轭碱；同样一种碱与质子结合后，形成对应的酸，称为该碱的共轭酸。当一个分子或离子释放氢离子，同时一定有另一个分子或离子接受氢离子，因此酸和碱会成对

出现。 水是两性物质，因此依反应物的不同，水可能是酸（释放质子），也可能是碱（接受质子）。例如在水和乙酸的反应中，水扮演碱的角色： CH3COOH + H2O === CH3COO- + H3O+

生成物之一的乙酸根离子 CH3COO- 是乙酸的共轭碱，而水合氢离子 H3O+ 则是水的共轭酸。

而在水和氨的反应中，水扮演酸的角色，其反应式如下： H2O + NH3 === OH- +NH4+

水提供一个氢离子给氨，而氢氧根离子则是水的共轭碱。

强酸（如盐酸）会完全解离，而弱酸（如乙酸）只会部份解离。酸度系数 pKa 是酸解离程度的指标，也可用来判断酸的强弱。 许多的化合物均可以依酸碱质子理论的方式，依其和水反应的情形，分类为酸或碱：如无机酸以及其衍生物（如磺酸、膦酸）、羧酸、胺、碳负离子、 1,3-二酮（如乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯、米氏酸）„„等。

3. 路易斯酸碱理论 酸是任意可以接受电子对的分子或离子；酸是电子对的接受体，必须具有可以接受电子对的空轨道。碱则是可以给出电子对的分子或离子；碱是电子的给予体，必须具有未共享的孤对电子。酸碱之间以共价键相结合，并不发生电子对转移。

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.

4. 乌萨诺维奇酸碱理论

乌萨诺维奇理论是提出的酸碱理论。认为酸是能与碱反应给出闭离子或接受阴离子和电子的物质碱是能与酸反应给出阴离子和电子或接受阳离子的物质。

5. 酸碱电离理论

瑞典科学家阿伦尼乌斯(Arrhenius)总结大量事实，于1887年提出了关于酸碱的本质观点——酸碱电离理论（Arrhenius 酸碱理论）。在酸碱电离理论中，酸碱的定义是：凡在水溶液中电离出的阳离子全部都是H+的物质叫酸；电离出的阴离子全部都是OH-的物质叫碱，酸碱反应的本质是H+与OH-结合生成水的反应[1] 。（这里的氢离子在水中的呈现形态是水合氢离子(H3O+) ，但为书写方便，在不引起混淆的情况下可简写为H+）

在酸碱电离理论中，水溶液的酸碱性是通过溶液中氢离子浓度和氢氧根离子浓度衡量的：氢离子浓度越大，酸性越强；氢氧根离子浓度越大，碱性越强。同时，298K 下，稀溶液中始终存在，所以氢离子或氢氧根离子中一者浓度增加时，另一者浓度必然下降，酸和碱是对立的。

三，结束语

我认为科学是在不断发张的过程中，化学也不例外，酸碱理论作为化学的重要部分，关于其的定义和理论因为一些方面的限制，直到今天，仍然有许多问题，仍然没有一种完美的定义与理论。但科学就需要人们的不断探索与努力，我坚信只要经过一代一代人努力，总会找到问题的答案，作为一名工大学子，一学期的化学学习让我收获颇多，规格严格，功夫到家，加油，工大，加油，未来。

参考文献：1. 乔国才. 酸、碱概念的变迁研究. 教学资源. 编号1002-2001{2014}08-0041-04

2. 李彬，酸碱理论的由来和发展，吉林大学化学系