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氢离子的物质叫酸;电离出的阴离子全部都是
氢氧根离子的物质叫碱,酸碱反应的本质是氢离子与氢氧根离子结合生成水的反应。局限性:在没有水存在时,也能发生酸碱反应,例如
氯化氢气体和
氨气发生反应生成氯化铵,但这些物质都未电离,电离理论不能讨论这类反应。要解决这些问题,必须使酸碱概念脱离溶剂(包括水和其他
非水溶剂)而独立存在。同时,酸碱概念不能脱离化学反应而孤立存在,酸和碱是相互依存的,而且都具有相对性。
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。局限性只能用于
自偶电离溶剂体系;不能说明形如的不在溶剂中进行的反应;不能说明在苯、氯仿、醚等不电离溶剂体系中的酸碱反应。
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(Gilbert Newton Lewis)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。无法准确描述酸碱的强弱程度,难以判断酸碱反应的方向与限度。
在前人工作的基础上,拉尔夫·皮尔逊(Ralph G. 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。适用范围不能包括整个
Lewis酸碱体系。
酸的通性 对于酸的定义,我们说
电离时生成的阳离子全部都是H+。这里我们要特别注意的是“阳离子”“全部”“H+”几个关键字。下面我们以常见的硫酸和盐酸为例来说明酸的通性。
(1)在‘金属+酸→盐+氢气’中,酸通常指的是
稀硫酸和稀盐酸,不能是
浓硫酸或硝酸。因为浓硫酸或
硝酸都有强
氧化性,与金属反应时不能生成氢气而生成了水;金属是指在金属活动顺序表中排在‘氢’前面的活泼金属,排在‘氢’后的金属不能置换酸中的氢。
金属活动性顺序中,金属位置越靠前,活动性越强,反应越剧烈,所需时间越短。
(3)浓硫酸具有
吸水性,通常用它作为干燥剂。硫酸还具有
脱水性,它对皮肤或衣服有很强的腐蚀性。稀释浓硫酸时一定要把浓硫酸沿着器壁慢慢地注入水里,并不断搅动,切不可把水倒进浓硫酸里,如果把水注入浓硫酸里,
水的密度较小,会浮在硫酸上面,溶解时放出的热会使水立刻沸腾,使硫酸液向四处飞溅,容易发生事故。
酸性常用该酸的
标准溶液(I=0,温度25摄氏度,1标压,C=1.0 mol/L)的pKa表示,即
酸度常数。
1.不同元素的最高价
含氧酸,成酸元素的
非金属性越强,则酸性越强。如非金属性Cl>S>P>C>Si 则酸性:
2.
同种元素的不同价态含氧酸,元素的化合价越高,酸性越强。如酸性: