最初,人们从物质所表现出来的性质来区分酸和碱。1663年,波义耳根据化学实验得到酸和碱的性质,第一次提出酸和碱的概念。他认为:凡是具有酸味,可以溶解许多物质,并能使植物染料——石蕊从蓝色变为红色的物质叫酸;而碱就是具有涩味、滑腻感,使石蕊溶液由红色变为蓝色的物质。这里提出的石蕊是一种重要的酸碱指示剂,它能遇酸变红,遇碱变蓝,它是波义耳在化学实验中偶然捕捉到一种奇特的实验现象。
随着生产和科学的发展,在18世纪人们认识到酸和石灰石反应时能放出二氧化碳气体,并能和碱相互作用生成中性物质。因此,在1787年,拉瓦锡提出酸是一种含氧的二元化合物,并认为氧是造成这类物质酸性的原因。在1811年,戴维从实验中发现盐酸不含有氧,从而否定了氧是酸中不可缺少的元素的概念,并作出了氢是酸中不可缺少的元素的结论。在1814年,盖-吕萨克,提出酸是一类可以中和碱的物质;而碱是可以中和酸的物质,酸碱只能彼此互下定义。究竟什么是酸、什么是碱的问题就这样讨论了一百多年,没有获得满意的结论。
十九世纪末到二十世纪,酸碱的概念得到很大的发展,先后出现了几种重要的酸碱学说。
1887年阿伦尼乌斯提出:“电离理论”。他认为在水中离解产生H+离子的物质的酸;在水中离解产生OH-离子的物质是碱。H+离子是酸的特征,OH-离子是碱的特征,中和反应是酸、碱结合生成H2O的过程。阿氏酸碱理论,对于化学科学的发展做出了极大的贡献,特别是可以通过测量氢离子浓度来比较溶液酸碱性的强弱。这种理论对水溶液来说可以得到满意的结果,所以直到现在仍在普遍地应用着。然而,这种理论也有局限性,一是酸碱反应局限于以水作溶剂,像氨气与氯化氢气体相遇即可反应生成白色固体氯化铵(NH3+ HCl=NH4Cl)就不能得到很好的解释;二是碱局限于含OH-离子的物质,所以长期以来错误地认为氨水是NH4OH,实际上为NH3·H2O。后来,在实践中发现有许多反应是在非水溶液中进行的,不能电离出氢离子和氢氧离子的物质也表现出酸碱的性质。为了说明实验现象和指导实践,这就要求酸碱理论向前发展。
1923年,丹麦化学家布朗斯特和英国化学家劳莱各自独立地提出了新的酸碱理论——质子论。凡是能够释放质子(氢离子)的任何含氢原子的分子或离子都是酸;凡是能与质子结合的分子或离子都是碱。像反应NH4+ +OH—=NH3·H2O中,铵根给出H+离子为酸。
1923年,美国物理化学家路易斯提出了一个广义的酸碱概念。凡是能给出电子对而用来形成化学键的物质称为碱,凡是能和电子对结合的物质称为酸。像Ag++2:NH3=[Ag(NH3)2]+,氨气提供一对电子与Ag+形成共价键,氨气为碱。
1939年,前苏联化学家乌萨诺维奇提出正负理论:凡是能释放出正离子,或能与负离子加合的物质称为酸;凡能供给电子或负离子,或者能与正离子加合的物质称为碱。
1963年,皮尔逊提出软硬酸碱理论,其基础是酸碱电子论,即以电子对得失作为判定酸、碱的标准,酸、碱的核子对其外围电子抓得紧的叫硬、抓的松的叫软。
不同的科学家基于不同的研究方向提出了不同的酸碱理论,每种理论都有利弊,关于酸和碱的概念及其理论还在不断地完善。
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作者: 于乃佳 [责任编辑: 宋金玉]
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