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酸、碱理论的发展(酸碱中和反应 扩展阅读)

2013-03-21 字号:[ ] 编辑:56hx 来源:未知 浏览:
    人们对于酸、碱的认识是从它们所表现的性质开始的。早在公元前,人们就知道了醋的存在,并知道醋是有酸味的。在公元8世纪左右,阿拉伯的炼金术士制得过硫酸、硝酸。但在当时,人们除了知道它们具有酸味外,并不了解它们更多的性质。因此认为:凡具有酸味的物质都是酸。“酸”这个字在拉丁文中写作“acidus”,就是表示“酸味”的意思。
    17世纪后期,随着生产和科学的发展,科学家开始注意比较系统地研究酸和碱的性质。他们发现,酸除了具有酸味外,还能使指示剂变色,能被某些金属置换出氢气;碱有涩味,也能使指示剂变色,并能与酸中和生成盐和水。但为什么不同的酸(或者不同的碱)都具有类似的性质呢?是不是它们的组成中都具有相同的成分呢?于是科学家们又从分析酸和碱的成分来进行研究。18世纪后期,法国的拉瓦锡提出酸是一种含氧的二元化合物,他认为氧是造成酸具有酸性的原因。这种观点曾流行了二十几年。到了19世纪初,科学家发现,有些酸(如盐酸)并不含有氧,但它们同样具有酸的性质。据此,英国的戴维(Davy)提出了“氢才是组成酸所不可缺少的元素”的观点。
    到了19世纪后期,阿伦尼乌斯(Arrhenius)创立了电离理论后,又相继提出了多种关于酸、碱的理论。首先,阿伦尼乌斯从电解质在水溶液中电离的角度提出了水?离子论。他认为凡能在水溶液中电离出氢离子的物质叫做酸,能电离出氢氧根离子的物质叫做碱,酸碱中和反应的实质就是H+和OH-结合生成水的过程。阿氏理论对于水溶液来说是适用的,但对非水溶液体系就不能解释,因此,这一理论有它的局限性。
    针对阿氏理论的不足点,富兰克林(Franklin)在1905年提出了他的溶剂理论(简称溶剂论)。溶剂论的基础仍是阿氏的电离理论,只不过它从溶剂的电离为基准来论证物质的酸碱性。他认为: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,酸碱中和反应就是溶剂的阳离子和阴离子结合形成溶剂分子的过程。例如,以液态氨为溶剂时,NH3的电离方程式为:
2NH3=NH4+ + NH2-
    NH4Cl在氨溶液中能电离出NH4+,所以NH4Cl表现为酸;氨基钠(NaNH2)能电离出NH2-,所以NaNH2表现为碱。酸碱中和反应是:
NaNH2 + NH4Cl=NaCl+2NH3
    富兰克林把以水为溶剂的个别现象,推广到适用更多溶剂的一般情况,因此大大扩展了酸和碱的范围。但溶剂论对于一些不电离的溶剂以及无溶剂的酸碱体系,则无法说明。例如,苯不电离,NH3和HCl在苯中也不电离,但NH3和HCl在苯中同样可以反应生成NH4Cl。又如,NH3和HCl能在气相进行反应,同样也是溶剂论无法解释的。
为了克服离子论和溶剂论的局限性,1923年,丹麦的布朗斯台特(Bronsted)和英国的劳瑞(Lowry)各自独立地提出了新的酸碱理论──质子论。质子论认为:凡能放出质子(氢离子)的任何含氢原子的分子或离子都是酸,凡能与质子(氢离子)结合的分子或离子都是碱。例如,HCl、NH4+都能放出质子(H+),所以它们都是酸。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。
    质子论认为:中和反应是质子的传递,不一定有盐的生成,而且也可以在气态时进行,不限于在溶液中,更不限于水溶液或其他能电离的溶剂组成的溶液。但质子论对于无质子(不含氢原子)的溶剂如液态SO2等中的酸碱反应就不能说明。
    因此,为了解决上述问题,又发展起来适用范围最广的理论──路易斯(Lewis)酸碱的电子理论,以及把路易斯酸碱分为软、硬和交界(即介于软硬之间的)三类的皮尔逊(Pearson)软硬酸碱概念。

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