酸碱认识的发展历程

《大学化学先修课》课程小论文第九章小论文题目：酸碱认识的发展历程xxxxxxxxxxxxx摘要：刚开始人们是根据物质的物理性质来分辨酸碱的。17世纪后期，英国化学家波义耳第一次为酸、碱下了明确的定义。1887年，阿伦尼乌斯总结大量事实，提出了关于酸碱的本质观点——酸碱电离理论（Arrhenius酸碱理论）。富兰克林(Franklin)于1905年提出酸碱溶剂理论。布朗斯特(J.N.Bronsted)和劳里(Lowry)于1923年提出了酸碱质子理论。1923年美国化学家吉尔伯特·牛顿·路易斯提出了酸碱电子理论（Lewis酸碱理论）。在前人工作的基础上，拉尔夫·皮尔逊于1963年提出软硬酸碱理论（HSAB）。关键词：酸碱酸碱电离理论酸碱溶剂理论酸碱质子理论酸碱电子理论软硬酸碱理论正文：刚开始人们是根据物质的物理性质来分辨酸碱的。有酸味的物质就归为酸一类；而接触有滑腻感的物质，有苦涩味的物质就归为碱一类；类似于食盐一类的物质就归为盐一类。[1]17世纪后期，英国化学家波义耳(R.Boyle，1627—1691)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]后来人们又试图从酸碱的元素组成上来加以区分，法国化学家拉瓦锡认为，氧元素是酸不可缺少的元素。然而英国的戴维以盐酸并不含氧的实验事实证明拉瓦锡的理论是错误的。戴维认为氢才是酸的不可或缺的元素，要判断一个物质是不是酸，要看他是否含有氢原子。然而很多盐跟有机物都含有氢原子，显然这个理论过于片面了。德国化学家李比西接着戴维的棒又给出了更科学的解释：所有的算都是含氢化合物，其中的氢原子必须很容易的被金属置换出来，能跟酸反应生成盐的物质则是碱。但是他又无法解释酸的强弱的问题。[3]第一位较为科学的提出酸碱概念的是瑞典科学家阿伦尼乌斯(Arrhenius)。1887年，阿伦尼乌斯总结大量事实，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。（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+）。阿伦尼乌斯还指出，多元酸和多元碱在水溶液中分步离解，能电离出多个氢离子的酸是多元酸，能电离出多个氢氧根离子的碱是多元碱，它们在电离时都是分几步进行的。由于水溶液中H+和OH-的浓度是可以测量的，所以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，酸碱电离理论适用于pH计算、电离度计算、缓冲溶液计算、溶解度计算等，而且计算的精确度相对较高，所以至今仍然是一个非常实用的理论。[4]但此理论仅适用于水溶液的体系中，对于非水溶液等其他体系中的酸和碱却无法适用。因而富兰克林(Franklin)于1905年提出酸碱溶剂理论，其内容是：凡是在溶剂中产生该溶剂的特征阳离子的溶质叫酸，产生该溶剂的特征阴离子的溶质叫碱。例如：液氨中存在如下平衡：2NH3=NH4++NH2-因此在液氨中电离出NH4+的是酸，例如NH4Cl，电离出NH2-的是碱，例如NaNH2。液态N2O4中存在如下平衡：N2O4=NO++NO3-因此在液态N2O4中电离出NO+的是酸，例如NOCl，电离出NO3-的是碱，例如AgNO3。酸碱溶剂理论中，酸和碱并不是绝对的，在一种溶剂中的酸，在另一种溶剂中可能是一种碱。虽然这个理论很好的解释了很多可电离溶液体系中的酸与碱，但对于不在溶液中或在不电离溶液体系中的酸碱则无法判定。布朗斯特(J.N.Bronsted)和劳里(Lowry)于1923年提出了酸碱质子理论（Bronsted酸碱理论），对应的酸碱定义是：“凡是能够给出质子(H+)的物质都是酸；凡是能够接受质子的物质都是碱。”由此看出，酸碱的范围不再局限于电中性的分子或离子化合物，带电的离子也可称为“酸”或“碱”。若某物质既能给出质子，也能接受质子，那么它既是酸，又是碱，通常被称为“酸碱两性物质”。为了区别出酸碱质子理论，有时会将该理论中的“酸”称作“质子酸”，该理论中的“碱”称为“质子碱”。1923年美国化学家吉尔伯特·牛顿·路易斯(GilbertNewtonLewis)指出，没有任何理由认为酸必须限定在含氢的化合物上，他的这种认识来源于氧化反应不一定非有氧参加。路易斯是共价键理论的创建者，他用结构的观点，提出了酸碱电子理论（Lewis酸碱理论）：酸是电子的接受体，碱是电子的给予体。酸碱反应是酸从碱接受一对电子，形成配位键，得到一个酸碱加合物的过程，该理论体系下的酸碱反应被称为酸碱加合反应。通常，酸碱电子理论中的”酸“被称为Lewis酸，”碱“被称为Lewis碱，以示区别。其通式为：A+B：=A：B在前人工作的基础上，拉尔夫·皮尔逊(RalphG.Pearson)于1963年提出软硬酸碱理论（HSAB）：体积小，正电荷数高，可极化性低的中心原子称作硬酸，体积大，正电荷数低，可极化性高的中心原子称作软酸。将电负性高，极化性低难被氧化的配位原子称为硬碱，反之为软碱；除此之外的酸碱为交界酸碱。[4]参考文献：[1]李禄平.化学酸碱理论的历史、发展及应用[D].2013[2]乔国才.酸、碱概念的变迁研究（之一：酸碱概念的历史演变)（DB/OL）[3]孟宪纲.浅谈酸碱理论发展历史[D].2013[4]MethyleneBlue，shootonlee，lyh0309，等.酸碱理论_百度百科（DB/OL）