酸碱理论的发展

酸、碱理论的发展

人们对于酸、碱的认识是从它们所表现的性质开始的。早在公元前，人们就知道了醋的存在，并知道醋是有酸味的。在公元8世纪左右，阿拉伯的炼金术士制得过硫酸、硝酸。但在当时，人们除了知道它们具有酸味外，并不了解它们更多的性质。因此认为：凡具有酸味的物质都是酸。“酸”这个字在拉丁文中写作“acidus”，就是表示“酸味”的意思。

17世纪后期，随着生产和科学的发展，科学家开始注意比较系统地研究酸和碱的性质。他们发现，酸除了具有酸味外，还能使指示剂变色，能被某些金属置换出氢气；碱有涩味，也能使指示剂变色，并能与酸中和生成盐和水。但为什么不同的酸(或者不同的碱)都具有类似的性质呢?是不是它们的组成中都具有相同的成分呢?于是科学家们又从分析酸和碱的成分来进行研究。18世纪后期，法国的拉瓦锡提出酸是一种含氧的二元化合物，他认为氧是造成酸具有酸性的原因。这种观点曾流行了二十几年。到了19世纪初，科学家发现，有些酸(如盐酸)并不含有氧，但它们同样具有酸的性质。据此，英国的戴维(Davy)提出了“氢才是组成酸所不可缺少的元素”的观点。

到了19世纪后期，阿伦尼乌斯(Arrhenius)创立了电离理论后，又相继提出了多种关于酸、碱的理论。首先，阿伦尼乌斯从电解质在水溶液中电离的角度提出了水离子论。他认为凡能在水溶液中电离出氢离子的物质叫做酸，能电离出氢氧根离子的物质叫做碱，酸碱中和反应的实质就是H+和OH-结合生成水的过程。阿氏理论对于水溶液来说是适用的，但对非水溶液体系就不能解释，因此，这一理论有它的局限性。

针对阿氏理论的不足点，富兰克林(Franklin)在1905年提出了他的溶剂理论(简称溶剂论)。溶剂论的基础仍是阿氏的电离理论，只不过它从溶剂的电离为基准来论证物质的酸碱性。他认为：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，酸碱中和反应就是溶剂的阳离子和阴离子结合形成溶剂分子的过程。例如，以液态氨为溶剂时，NH3的电离方程式为：

2NH3NH4+ + NH2-

NH4Cl在氨溶液中能电离出NH4+，所以NH4Cl表现为酸；氨基钠(NaNH2)能电离出NH2-，所以NaNH2表现为碱。酸碱中和反应是：

NaNH2 + NH4Cl=NaCl+2NH3

富兰克林把以水为溶剂的个别现象，推广到适用更多溶剂的一般情况，因此大大扩展了酸和碱的范围。但溶剂论对于一些不电离的溶剂以及无溶剂的酸碱体系，则无法说明。例如，苯不电离，NH3和HCl在苯中也不电离，但NH3和HCl在苯中同样可以反应生成NH4Cl。又如，NH3和HCl能在气相进行反应，同样也是溶剂论无法解释的。

为了克服离子论和溶剂论的局限性，1923年，丹麦的布朗斯台特(Bronsted)和英国的劳瑞(Lowry)各自独立地提出了新的酸碱理论──质子论。质子论认为：凡能放出质子(氢离子)的任何含氢原子的分子或离子都是酸，凡能与质子(氢离子)结合的分子或离子都是碱。例如，HCl、NH4+都能放出质子(H+)，所以它们都是酸。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。这种关系我们可用下式表示：

酸碱+质子(H+)

质子论认为：中和反应是质子的传递，不一定有盐的生成，而且也可以在气态时进行，不限于在溶液中，更不限于水溶液或其他能电离的溶剂组成的溶液。但质子论对于无质子(不含氢原子)的溶剂如液态SO2等中的酸碱反应就不能说明。

因此，为了解决上述问题，又发展起来适用范围最广的理论──路易斯(Lewis)酸碱的电子理论，以及把路易斯酸碱分为软、硬和交界(即介于软硬之间的)三类的皮尔逊(Pearson)软硬酸碱概念。