酸碱概念的发展过程

酸碱概念的发展过程
酸碱理论是阐明何为酸碱，以及什么是酸碱反应的理论。

关于什么是酸、什么是碱，在化学史上已经探讨了三百年。

这些概念的发展，反映了化学从性质到结构的转化。

回顾这些概念的发展，对我们认清化学的规律有很大的帮助。

一、从味道定义酸碱
在好奇与探究天性的驱使下，古时候人们对于很多物质都非常好奇，进而产生认识物质的浓厚兴趣。

那时候，人们认识物质的一种常用方法就是品尝。

早在公元前，人们就知道了醋的存在，并知道醋是有酸味的。

酸味是由于舌粘膜受到氢离子刺激而引起的感觉。

酸味物质的阴离子还决定酸的风味特征，如柠檬酸、维生素C的酸味爽快，葡萄糖酸具有柔和的口感，醋酸刺激性强，乳酸具有刺激性的臭味。

但在当时，人们除了知道这些物质具有酸味外，并不了解它们更多的性质。

在公元8世纪左右，阿拉伯的炼金术士制得过硫酸、硝酸。

中世纪的化学家发现酸味物质能侵蚀许多金属，后来人们发现了一些新的更强烈的同类化学物质，金属和其他物质会更迅速地被他们溶解。

所有这类物质都叫做“酸”，因为他们最主要的特点就是有酸味。

单词“酸”来自拉丁语“acidus”，就是表示“酸味”的意思。

有涩味的物质叫做碱，摸起来滑润。

碱这个名字来自于植物草木灰的阿拉伯语：alkalja，那是它们第一次被确认的地方。

现代化学认为，酸味与溶液的氢离子浓度有关，氢离子浓度高酸味强，但两者之间并没有函数关系，在氢离子浓度过大（pH<3.0）时，酸味令人难以忍受，而且很难感到浓度变化引起的酸味变化。

因此当物质纯度或者溶液浓度增加时，品尝就变的极具危险性。

此外，酸味还与酸味物质的阴离子、食品的缓冲能力等有关。

因此品尝的应用受到了很大限制。

二、从性质定义酸碱
随着实验事实的进一步积累，人们认识到很多酸和碱的性质，比如酸和石灰石反应时能放出二氧化碳气体，并能和碱相互作用生成中性物质。

1646年，波义耳不小心把几滴盐酸滴到了紫罗兰的花朵上，发现紫罗兰花竟变成了红色花。

波义尔又用硝酸、硫酸和醋酸做实验，花瓣全变成了红色。

波义耳机缘巧合发现了酸碱指示剂。

但是紫罗兰花只能检验酸性物质，随后波义耳发现了既能测酸性又能测碱性的石蕊。

紫萝卜皮，其为紫色，当滴入酸性溶液中显红色，碱性溶液中显黄绿色。

酸液中性溶液碱液牵牛花瓣红紫蓝月季花浅红红蓝美人蕉淡红红绿红玫瑰红紫蓝绿苏木黄红棕玫瑰红
1663年，英国化学家波义耳(R.Boyle，1627~1691)根据实验中所得到的酸和碱的性质，第一次提出了酸和碱的概念。

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，并能使植物染料——石蕊从蓝色变为红色的物质，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。

在1814年，盖-吕萨克用互下定义的方法定义酸碱，提出酸是一类可以中和碱的物质，而碱是可以中和酸的物质。

三、从组成定义酸碱
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相同的成分呢？于是人们开始从组成的角度研究酸和碱。

在1787年，法国化学家拉瓦锡(voisier，
1743~1794)提出酸是一种含氧的二元化合物，并认为氧是造成这类物质酸性的原因。

1789年，法国科学家贝托雷发现氢氰酸中只含有碳氢氮三种元素，并不含有氧。

硫化氢也具有酸性，但它确是硫和氢的化合物。

1811年，英国化学家戴维从实验证实盐酸不含有氧，从而否定了氧是酸中不可缺少的元素的概念。

1815年，戴维提出含氢元素的物质都是酸。

但是，不少化学家就此提出不同意见。

因为除了酸中含有氢以外，许多金属氢化物(例如氢化钠NaH)和某种非金属氢化物(例如氨NH3)都含有氢，但并不是酸。

很多有机物也含有氢，但是也不是酸。

1838年，德国化学家李比希
(J.V.Liebig，1803~1873)认为酸中氢必须被金属或碱所置换的，因此它为酸和碱下了定义：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。

四、从电离定义酸碱
1887年瑞典化学家阿伦尼乌斯(S.A.Arrhenius，1859~1927)提出了电离理论，并从电离的角度定义酸和碱。

阿累尼乌斯认为：酸是在水溶液中电离生成的阳离子全都是氢离子的物质。

碱是电离生成的阴离子全部是氢氧根离子物质。

在19世纪末在德国化学家奥斯特瓦尔德的影响下，化学界中形成了这样的概念：氢离子是酸性的体现者，酸的强度与浓度成正比；氢氧离子则是碱性的体现者，碱的强度与浓度成正比。

因而，酸碱中和作用就是氢离子和氢氧离子相互作用生成水的反应。

这一概念经过测定不同的强酸强碱的中和热证明是符合事实的。

1909年，哥本哈根的化学家索伦森又提出了用氢离子浓度的负对数pH来表示氢离子浓度。

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，这种电离理论只能用于水溶液中，不适用非水溶液体系。

后来人们在实验中发现，除去杂质的纯水具有微弱的导电性，水中存在着游离的的氢离子和氢氧根离子，在25℃时氢离子和氢氧根离子的浓度均为10-7mol/L。

五、从溶剂定义酸碱
1905年，英国化学家富兰克林(E.C.Franklin)提出了酸碱溶剂理论，溶剂理论的基础仍然是电离理论。

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。

液态二氧化硫能发生微弱电离，即2SO2≒SO2++SO32-。

因此在二氧化硫溶剂中，SOCl2
为酸，其电离式为SOCl2≒SO2++2Cl-；Cs2SO3为碱，其电离方程式为Cs2SO3=2Cs++SO32-。

两种物质可以发生类中和反应Cs2SO3+SOCl2=2CsCl+2SO2。

溶剂理论可把酸碱概念扩展到非水溶剂体系中，但是溶剂理论只能适用于能发生自电离的溶剂体系中。

实际上有不少的物质在烃类（如苯、氯仿、醚等）溶剂中也能表现出酸碱行为。

如HCl和NH3在苯中并不电离(苯也不电离)，然而它们在苯中却能相互反应生成NH4Cl；此外HCl和NH3能在气相进行反应。

类似这样的事实是溶剂理论无法解释的。

六、从质子定义酸碱
在1908年，英国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
(T.M.Lowry，1874~1936)和丹麦布朗斯台德(J.N.Bronsted，1879~1947)，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。

在三人之中，布朗斯台德将酸碱理论发展得最完备。

根据布氏的理论，凡能放出质子(即氢离子)的任何含氢原子的分子或离子都是酸，这种酸称为质子酸。

例如，HCl和NH4+都能放出质子，所以它们都是质子酸。

酸具有丢掉质子的倾向，如果这种倾向相当强，这种酸尝起来就会有酸味；如果这种倾向不够强，那么它就不带酸味，然而它依然是一种酸。

凡能与质子结合的分子或离子都是碱。

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。

推而广之，酸中的阴离子可以看作碱。

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。

七、从电子定义酸碱
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根据上述理论都不是酸，但它确实能发生类似的酸碱反应。

例如反应SO3+Na2O=Na2SO3中SO3起到了类似酸的作用。

因此，1923年，美国化学家路易斯(G.N.Lewis，1875~1946)提出了酸碱电子理论，但直到20世纪30年代才开始在化学界产生影响。

路易斯理论认为，凡是可以接受外来电子对的物质为酸；酸是电子对的接受体，具有可以接受电子对的空轨道；凡可以提供电子对的物质为碱。

碱是电子对的给予体，必须具有未共享的孤对电子。

因此，路易斯碱和质子碱的范围一致。

然而，路易斯酸的范围却比质子酸的范围大很多。

酸碱反应的实质是酸与碱之间共享电子对，形成配位共价键，生成酸碱配合物，并不发生电子转移。

例如：氢离子与氢氧根离子反应生成水。

根据酸碱电子理论，氢离子是酸，氢氧根离子是碱。

两者反应时，氢氧根离子给出电子对，氢离子接受电子对，形成配位键OH→H，水是酸碱加合物。

又例如：在Ag＋与NH3反应中，Ag＋有空的轨道，可以接受电子对；对于NH3中的N原子有孤对电子，可以作为电子对的给与体。

Ag＋与NH3以配位键相结合，生成二氨合银配离子[H3N→Ag←NH3]＋。

推而广之，按照路易斯酸碱理论分析配合物形成，形成体即为路易斯酸，配位体即为路易斯碱。

Lewis酸碱电子理论加深了人们对于酸、碱结构的认识，极大扩充了酸和碱的范围，从而该理论可用于许多有机反应和无溶剂反应，诸如在滴定不含氢离子的溶液时，指示剂的颜色为什么会改变等等。

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，对酸碱强弱也没有一个定量标准。

最近的150年，我们对酸和碱的理解有了明显进步。

目前来说，质子酸碱理论也好，电子酸碱理论也好，他们的理论各有利弊，到目前为止，还没有一种在所有场合下都完全适用的酸碱理论。

关于酸和碱的概念及其理论有待进一步完善，可以想象，这一过程亦将随着人类的求索而不断展开与延续下去。

11月2日，美国圣地亚哥法庭判决罗伯特·欧阳（Robert O。

Young）赔偿一名癌症患者1.05亿美元。

原因是，这位美国大忽悠创建了一套“酸碱体质理论”，称人
的体质有酸碱性之分，偏酸性的体质会导致包括癌症在内的各种疾病。

要想健康，必须保证身体的碱性环境。

一位癌症患者听信了欧阳的话，放弃了常规化疗，采用欧阳独创的碱性疗法治疗，最终导致癌症病情发展到4期（晚期），而这种疗法只是在静脉注射的药物中添加碱性的小苏打。

结果，欧阳被告上法庭，被判巨额赔偿。

酸碱体质论或人体酸碱理论的出笼由来已久，可追溯至20世纪20~30年代，到21世纪初更是愈加火爆和盛行。

现在，美国法院判定欧阳利用酸碱理论骗财害命，只不过说明欧阳是酸碱理论的集大成者。

这位“姓欧阳的美国骗子”的这套说法，中国人并不陌生吧？其实，国内外还有很多人都称自己是酸碱理论的发明者，他们的这套理论是如何“不约而同”的呢？
说酸性人体容易致癌的是“瓦氏”还是“雷翁”？
细究起来，很多所谓的酸碱体质或环境导致疾病的说法，不过是托伪之作。

网络上比较典型的酸性环境与癌症的文字资料是一篇所谓的《最新之癌症研究报告》长篇微博，称“癌症不能在弱碱性的人体中形成，只能在酸性身体中形成”，85%
的癌症患者属于酸性体质，“不管你的情况有多糟糕，哪怕只能活6个月，如果你能转变你的身体pH值到弱碱性，你的癌症就不会扩散，就会好。

”
但是，最早提出癌症诱因与酸性环境的，是德国生理学家和医生奥托·海因里希·瓦尔堡（Otto Heinrich Warburg）。

八九十年前，他在柏林的威廉皇帝生物学研究所任所长并进行研究时，根据对癌细胞的发现，提出了瓦氏效应（Warburg effect）。

这个效应指的是，癌细胞的生长速度远大于正常细胞，原因来自于细胞供能有差异。

癌细胞会偏向使用糖酵解作用获取能量，而一般细胞是通过有氧循环获取能量。

瓦尔堡和其他一些研究人员提出，如果能用正常细胞的有氧循环取代癌细胞的无氧酵解，或者切断癌细胞的能量供应，就可以阻止癌细胞生长，治愈癌症。

但是，瓦尔堡所提出的也只是“缺氧的环境使正常细胞癌变”。

而一些人对瓦氏的说法进行了过度解释，声称“体液酸化是导致缺氧的主要因素”。

通过这一节外生枝的解释，体液酸化就被演绎成诱导癌症的原因了。

后来大量的研究发现，某些肿瘤组织周围环境的确会呈现偏酸性，但是这是肿瘤细胞代谢和正常细胞不同造成的结果，而不是偏酸的环境造成了肿瘤。

肿瘤代谢是因，肿瘤周围环境显示酸性是果，不能因果颠倒，也不能把肿瘤局部环境当成人体的大环境。

在宣扬酸性体质理论中还出现过另一种说法，即诺贝尔奖获得者、美国医学家雷翁教授曾说：“酸性体质是百病之源”。

而事实上呢，美国根本就没有这位“雷翁”，更不用说这位子虚乌有的教授获得过诺贝尔奖了。

即便瓦尔堡获得1931年的诺贝尔生理学或医学奖，也并非是因为发现癌细胞的利用糖酵解获取能量，而是因为“发现呼吸酶的性质及作用方式”。

人体本来就是动态平衡的弱碱性
人体是一个大环境，其中包含各种小环境和各种液体，如细胞内液、细胞外液（包括血液、组织液和淋巴液），还有分泌的各种消化液、排泄出的汗液、尿液等，细胞外液是人体的主要液体，也决定了人体内大环境中的酸碱度。

就小环境来看，人体内的不同环境确实有酸碱之分，一些环境，如胃部和皮肤部位都呈酸性，尤其是胃内部呈强酸性，pH值为1.5~2，这是为了消化食物而演化成的特殊环境，但是只限于胃部，而且由胃内部的种种耐酸组织细胞形成的胃膜将胃酸包裹起来，不让其渗透和外溢到其他组织器官，否则就会腐蚀其他组织器官，造成严重的伤害和疾病。

再比如，皮肤环境呈弱酸性，pH值为5.5左右，这种弱酸环境能保护皮肤不容易滋生细菌。

另外，人的正常尿液呈弱酸性，pH在4.5~7.9之间，这是因为肾脏每日需要排出由食物分解产生的约50~100mmol固定酸，高蛋白质的饮食可产生酸性尿，而进食含固定酸较少的蔬菜时，尿液就偏碱性。

但是，就算尿液呈弱酸性，也不会对身体造成伤害，因为尿液是被包容在膀胱中，根本不会影响身体其他部分的pH值。

还有一种情况是，生病会造成“酸性体质”，即酸中毒。

例如，糖尿病导致的酮酸症中毒、尿毒症，以及腹泻、脱水等造成的酸中毒。

也就是说，要先患病，才会导致酸中毒，而不是酸性体质会引起疾病。

至于人体内大环境中的体液，即血液、组织液和淋巴液呈现一种动态平衡。

人们吃的各种食物再加上喝的水，通过人体消化后，让人体环境的酸碱度始终处于一种动态平衡，再加上呼吸、出汗和排泄大小便，血液的pH值会恒定维持在7.35~7.45之间，也就是呈现为弱碱性。

无论吃什么食物，通过机体的调节，体内的酸碱度都是平衡的。

如果不平衡，就是患病了。

另外，在人分解和消化蛋白质的过程中，当然会产生尿酸、硫酸；糖和脂肪代谢也会产生乳酸等，它们都是体内酸性物质的重要来源，但是，通过排泄，这些消化代谢形成的酸绝大部分都会排出体外，包括通过大小便、汗液和呼吸。

因此，人体内的大环境是一个处于动态平衡的弱碱性环境。

判断食物酸碱性并不靠“口感”
罗伯特·欧阳等人宣扬所谓酸碱性体质之后，就为其选择食物的酸碱性提供了伪理论基础，并且列出了许多食物的所谓酸碱性。

他们声称，人们选择所谓的碱性食物，一是有利健康，二是能治病防病，包括治疗癌症。

既然人体酸碱性的理论是假的，那么所谓食物酸碱性也是不靠谱的。

食物当然与其他一些物质一样，可以分别呈现为酸性、碱性或中性，但是判断食物的酸碱性有几个方面的标准。

表面上，食物的酸碱性是以是否有酸味来判定的，如水果等都会有一定的酸味，好像是酸性，肉类在分解后呈碱性，但是，这种表面的标准并不能代表一种食物就呈酸性或碱性。

例如，谁都吃过柠檬，也都知道柠檬很酸，但柠檬进入人体后会分解成二氧化碳和水，其中二氧化碳从鼻子呼出去之后，就没有什么酸性了。

而且，柠檬富含钾，钾留在体内以金属阳离子的形式可以结合过多的酸根离子，反而成为碱性食物。

所以，食物的酸碱性实际上应该按“灰分”和代谢后的化学性质来确认的。

灰分，是指食物燃烧后残留的无机物，用以评定食品是否受污染、是否掺假，同时也可以用来评判食物的酸碱度。

如果食物燃烧后主要含有磷、硫、氯等元素，溶于水后生成酸性溶液，是酸性食物，如畜禽肉类、鱼虾类、蛋类、谷类以及干果中的花生、核桃、榛子等；如果食物燃烧后主要含有钾、钠、钙、镁等元素，溶于水后生成碱性溶液，是碱性食物，如各种蔬菜、水果、豆类、奶类以及栗子等干果。

食物代谢之后，如果含硫、磷、氯元素较多，在人体内形成硫酸、盐酸、磷酸和乳酸等物质，可称为成酸性食物，如肉、蛋、鱼、动物脂肪、植物油、糖类甜食等；反之代谢产物内含钙、镁、钾、钠等阳离子，在人体中形成碱性物质，如氢氧化钠（钾）、碳酸钠等，可称为成碱性食物，如蔬菜、茶叶、水果（高糖水果除外）、豆制品、牛奶等。

如此一来，与人们的表面理解的刚好相反，肉、蛋、鱼是成酸性食品，蔬菜水果反而是成碱性食品。

而且，无论是成酸性还是成碱性食品，在人体内消化后，都
不可能造成所谓的酸性或碱性体质。

因为人们要吃进多种食物和饮用大量的水，在体内消化，经排泄后，就让人体的血液、淋巴液、细胞内液等内环境始终处于一种动态平衡，人体的内环境呈现为弱碱性。

因此，所谓的吃酸或碱性食物造成酸性或碱性体质，以及酸性体质造成多种疾病，甚至诱发癌症等说法，都没有科学根据的。

罗伯特·欧阳等人提出酸碱性体质，以及以此为基础的饮食理论，是完全没有科学依据的。

欧阳在2年前的一次非法行医指控中，已经当庭承认他并不是什么微生物学家、血液病专家、医学专家及自然疗法师，也没有受过任何科学训练，甚至没有行医资质，连文凭也是买来的假货。