近代酸碱理论
来源:近代酸碱理论
发表者:环保清洗网
发表时间:2008-09-24
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随着化学科学的发展,人们对酸和碱的研究不断深入,提出了不同的观点。1887年阿仑尼乌斯根据电离理论提出:酸是在水溶液中电离出的阳离子仅仅是的物质;碱是在水溶液中电离出的阴离子仅仅是OH-的物质。由于水是最普遍的溶剂,所以百年来,这种观点至今仍为许多人采用。这种观念其缺点是立论仅局限于水溶液体系,不适用于水溶剂和无溶剂体系。
为了克服上述缺点,1905年富兰克林(Franklin)提出了溶剂理论:在特定溶剂中,凡能离解产生溶剂阳离子的物质为酸;凡能离解产生溶剂阴离子的物质为碱。该理论不仅概括了水溶液中的酸、碱要领, 而且把酸、碱概念引入非水溶剂中去。例如在液氨中:
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2NH3 (l) NH4+ + NH2-
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NH4Cl等铵盐表现为酸、NaNH2等氨基化物表现为碱。但酸碱溶剂理论只能描述溶剂中的酸、碱,不能概括气相和固相中的酸碱反应。
1923年布朗斯泰德(Bronsted)提出质子理论:凡能给出质子的物质称为酸,凡能接受质子的物质称为碱,并且质子酸与碱有共轭关系,即质子酸 质子碱 + H+, 酸碱反应的必是质子转移或传递的结果。如:
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H+
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┌────┐
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│ ↓
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HCl (g) + NH3 (g) → NH4Cl (s)
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根据此观点,水溶液中解离、中和、水解反应等,都是质子传递(或转移)反应。显然该理论发展了阿氏理论,它所指的碱包括了所有显示碱性的物质,但对于酸仍限制在含氢的物质上,故酸碱反应也仅局限于包含质子转移的反应。
针对质子理论的不足,路易斯(Lewis)提出了酸碱电子理论(又称路易斯酸碱理论):凡是能给出电子对的物质(分子、离子或原子团)为碱,凡能接受电子对的物质(分子、离子或原子团)为酸。酸碱反应不再是质子的转移而是电子的转移,是碱性物质提供电子对与酸性物质生成配位共价键的反应,如:
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H
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↑
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HCl + H—:O:—H → [H—O—H]+ + Cl-
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H
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↑
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HCl + H—N:—H → [H— N—H]+ + Cl-
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│ │
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H H
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NH3
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↓
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Cu2+ + 4 :NH3 → [H3N→Cu←NH3]2+
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↑
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NH3
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F F
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│ │
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F — B + F-─→ [F—B—F]-
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│ │
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F F
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Lewis酸 Lewis碱
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可见,Lewis酸碱是着眼于物质的结构。Lewis碱的概念与质子碱的概念类似,但Lewis酸的范围扩大了,作为Lewis酸的物质不仅是质子(含氢的物质),并且也包括了配合物的形成体--金属离子或原子,以及缺电子的中性分子。由于很多无机及有机化合物中都存在配位共价键,故其具有高度概括性。
为了区分各类酸碱性,确定酸碱强弱,皮尔逊(Pearson)于1963年提出了软硬酸碱理论,它是在Lewis酸碱理论的基础上,根据Lewis酸碱对外层电子松紧程度,即保持价电子能力的强弱将酸碱又划分为软硬酸碱,并总结出一个软硬酸碱(HSAB)规则:“软亲软,硬亲硬,软硬结合不稳定”。
总之,各种酸碱理论均有其优缺点,作为化学工作者,应该了解各理论中酸碱的概念及其适用范围,以便用其更好地说明问题。
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