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无机化学
1.9.1.4 6.1.4 酸碱的其他理论
6.1.4 酸碱的其他理论

阿伦尼乌斯酸碱解离理论虽然有上述的诸多优点,但也有其局限性。①把酸碱仅局限于水溶液和化合物,不包括离子。对非水体系及许多不含H+或OH-的物质所表现的酸碱性无法解释。②不包括一些本身不含H+和OH-的物质,如NH3·H2O 等。因此,解离理论并不完善。

1923年,布朗斯特(Brϕnsted)和劳莱(Lowry)提出了酸碱质子理论。该理论克服了酸碱解离理论的不足,也同样适用于非水系统和无溶剂系统,大大扩大了酸碱的范围。质子理论认为,凡能给出质子(H+)的物质都是酸,如HCl、NH+4、HSO-4 等;凡能接受质子的物质都是碱,如Cl-、NH3、HSO-4、SO2-4 等。质子理论脱离溶剂从物质的组成来定义,酸碱的概念不只局限于分子,还可以是阴、阳离子。酸给出质子后变成碱,碱接受质子后就生成酸,这种关系称为共轭关系。酸越强,它的共轭碱就越弱;酸越弱,它的共轭碱就越强。根据酸碱质子理论,酸碱在溶液中表现出来的强度,不仅与酸碱本性有关,同时与溶剂的本性也有关,如HAc 在水中为弱酸,但在液氨中为较强的酸。要比较各种酸碱的强度,必须选定同一种溶剂,水是最常用的溶剂。酸碱在水溶液中表现出来的相对强度可用解离常数来表示。而酸碱的反应实质就是两个共轭酸碱对之间质子传递的反应。质子理论没有盐的概念,解离理论中的盐在质子理论中都是离子酸或碱。如NH4Cl 中NH4+ 是酸,Cl-是碱。酸碱的关系可以总结为一句话,即酸中有碱、碱可变酸、知酸便知碱、知碱便知酸。

酸碱质子理论扩大了酸碱的含义和酸碱反应的范围,摆脱了酸碱必须在水中发生反应的局限性,解释了一些非水溶剂或气体间的酸碱反应,并把水溶液中进行的各种离子反应系统地归纳为质子传递的酸碱反应。但是质子理论只局限于质子的接受和释放,对于不含氢的化合物的反应,就不能给予解释。因此,美国化学家路易斯(Lewis)提出了酸碱电子理论,它可用来解释这类反应。

路易斯酸碱电子理论:凡能接受外来电子对的分子、基团或离子为酸,即路易斯酸;凡能提供电子对的分子、基团或离子为碱,即路易斯碱。酸碱反应其实质是形成配位键产生酸碱加合物。如:路易斯酸+路易斯碱=酸碱加合物。质子论只是电子论的一种特例(由H 来接受外来电子对),能作为路易斯酸的可以是原子、金属离子和中性分子等,这称为广义酸碱理论。路易斯酸碱电子理论没有统一的标准来确定酸碱的相对强弱,这是其不足之处。