酸

堿

理

論

的

發

展

摘要：酸堿理論是闡明何為酸堿，以及什么是酸堿反應的理論。人類

對于酸堿的認識經歷了漫長的時間。最初人們將有酸味的物質叫做

酸，有澀味的物質叫做堿。到了18世紀末期，拉瓦西提出氧元素是酸

的必要成份。酸堿理論的發展大致經歷如下過程:早期酸堿認識一阿

侖尼烏斯電離理論一酸堿溶劑理論f酸堿質子理論一路易斯廣義酸

堿理論一皮爾遜軟硬酸堿理論。酸堿的概念的形成先后經歷了三百年

的時間，最終使得化學界對于酸堿的概念有了普遍的更加深刻的認

識。這里僅就酸堿理論發展的概況賦予扼要的介紹。

關鍵詞：酸堿理論酸堿電離理論酸堿溶劑理論酸堿質子理論

酸堿電子理論軟硬酸堿理論

酸堿對于無機化學來說是一個非常重要的部份，日常生活中，人

們接觸過不少酸堿鹽之類的物質，例如食醋，它就是一種酸；日常用

的熟石灰是一種堿。人們最初是根據物質的物理性質來分辨酸堿的。

有酸味的物質就歸為酸一類；而接觸有滑膩感的物質，有苦澀味的物

質就歸為堿一類；類似于食鹽一類的物質就歸為鹽一類。直到17世

紀末期，英國化學家波義耳才跟據實驗的理論提出了樸素的酸堿理

論：

酸：凡是該物質水溶液能溶解一些金屬，能與堿反應失去原先特

性，能使石蕊水溶液變紅的物質。

堿：凡是該物質水溶液有苦澀味，能與酸反應是失去原先特性，

能使石蕊水溶液變藍色的物質。

從我們現在的眼光來看，這個理論明顯有不少漏洞，如碳酸氫鈉，他

符合堿的設定，但是它是一種鹽。這個理論主要跟不少鹽相混淆。隨

著科學的發展，人們又提出了更加科學的解釋，使得酸堿理論愈發成

熟。

一、酸堿電離理論

瑞典科學家阿倫尼烏斯(Arrhenius)總結大量事實，于1987年提

出了關于酸堿本質的觀點酸堿電離理論(Arrhenius酸堿理論)。

在酸堿電離理論中，酸堿的定義是：凡在水溶液中電離生成的陰離子

全都是H+的物質叫做酸；在水溶液中電離生成的陽離子全都是0H-的

物質叫做堿；酸堿中和反應的實質是H.和0H-結合生成HOoArrhenius

2

的電離學說，使人們對酸堿的認識發生了一個飛躍。HA=H.+A電

離出的正離子全部是H+,MOH=M++OH電離出的負離子全部是

OHo進一步從平衡角度找到了比較酸堿強弱的標準，即Ka,Kbo

Arrhenius理論在水溶液中是成功的，由于水溶液中H-和0H的濃度

是可以測量的，所以這一理論第一次從定量的角度來描寫酸堿的性質

和它們在化學反應中的行為，酸堿電離理論合用于pH計算、電離度

計算、緩沖溶液計算、溶解度計算等，而且計算的精確度相對較高，

所以至今仍然是一個非常實用的理論；阿倫尼烏斯還指出，多元酸和

多元堿在水溶液中分步離解，能電離出多個氫離子的酸是多元酸，能

電離出多個氫氧根離子的堿是多元堿，它們在電離時都是分幾步進行

的。但其在非水體系中的合用性，卻受到了挑戰。試比較下列兩組

反應：

2H0=OH+H0+NaOH+(HO)C1=Nad+2H0

2332

2NH=NH-+NH+NaNH+NHCl=NaCl+2NH

324243

溶劑自身的電離和液氨中進行的中和反應，無法用Arrhenius

的理論去討論，因為它把堿限制為氫氧化物，而對氨水呈堿性的事實

也無法說明，這曾經使人們長期誤認為氨水是NH011,但實際上從未

分

4

離出這種物質。還有，解離理論認為酸和堿是兩種絕對不同的物質，

忽視了酸堿在對立中的相互聯系和統一。

無非Arrhenius的電離學說是一個較為實用的觀點，它是根據物

質在水溶液中所產生的離子來定義的，雖然這種理解在某種程度上忽

視了溶劑在酸堿體系中的作用，也犧牲了對酸堿關系的某些相當實用

的見解

二、酸堿溶劑理論

富蘭克林(Franklin)于1905年提出酸堿溶劑理論(簡稱溶劑論)，

溶劑論的基礎仍是阿氏的電離理論，只無非它從溶劑的電離為基準來

論證物質的酸堿性。其內容是：凡是在溶劑中產生該溶劑的特征陽離

子的溶質叫酸，產生該溶劑的特征陰離子的溶質叫堿。例如：液氨中

存在如下平衡：

2NH=NH++NH-

342

因此在液氨中電離出NH4+的是酸，例如NHCL電離出NH的是堿，

42

例如NaNH。液態N0中存在如下平衡：

224

N0=NO++N03

24

因此在液態N0中電離出N0+的是酸，例如NOCL電離出N0的是堿，

243

例如AgNOo酸堿溶劑理論中，酸和堿并非絕對的，在一種溶劑中

3

的酸，在另一種溶劑中可能是一種堿。富蘭克林把以水為溶劑的個別

現象，推廣到合用更多溶劑的普通情況，因此大大擴展了酸和堿的范

圍。但溶劑論對于一些不電離的溶劑以及無溶劑的酸堿體系，則無法

說明。例如，苯不電離，NII和HC1在苯中也不電離，但NH和HC1在

33

苯中同樣可以反應生成NHClo又如，Nil和HC1能在氣相進行反應，

43

同樣也是溶劑論無法解釋的。

三'酸堿質子理論

酸堿電離理論無法解釋非電離的溶劑中的酸堿性質。針對這一點，

1923年，丹麥化學家布朗斯特(J.N.BrGnsted)與英國化學家勞萊

(T.M.Lorry)分別獨立的提出了酸堿質子理論。他們認為，酸是能夠

給出質子(H，)的物質，堿是能夠接收質子(H，)的物質。可見，酸

給出質子后生成相應的堿，而堿結合質子后又生成相應的酸。酸堿之

間的這種依賴關系稱為共麗關系。相應的一對酸堿被稱為共酸堿對。

酸堿反應的實質是兩個共酸堿對的結合，質子從一種酸轉移到另一

種堿的過程。上式中酸堿稱為共胡酸堿對酸堿質子理論很好的說明了

NH就是堿，因它可接受質子生成HN+。同時也解釋了非水溶劑中的

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酸堿反應。

與酸堿的電離理論和溶劑理論相比，布朗斯特的質子理論較前人

的酸堿理論已有了很大的進步，他不僅包括了水一一電離理論的所有

酸，還擴大了水——電離理論中堿的范圍。他還可以解釋溶劑論中不

能解釋的不電離溶劑，甚至是無溶劑體系。它把酸堿反應中的反應物

和生成物有機地結合起來，通過內因和外因的聯系闡明了物質的特

征。由于質子理論的論述方法比溶劑論直接了當，明確易懂，實用價

值大，因此被廣泛的用于化學教學和研究中。

但是，質子理論也有局限性，它只限于質子的賦予和接受，對于

無質子參預的酸堿反應就無能為力了。

四'酸堿電子理論

任何理論都有它的局限性，不管是電離理論還是質子理論，都把

酸的分類局限于含H的物質上。有些物質如：SO、BC1,根據上述

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理論都不是酸，因為既無法在水溶液中電離出H+,也不具備給出質

子的能力，但它們確實能發生酸堿反應如：

SO+Na0=NaSO

3224

BC1+NH=BC1?NH

3333

這里BC1,SO雖然不含H但是也起著酸的作用。

33

1923年美國化學家路易斯(G.N.Lewies)不受電力學說的束縛，結

合酸堿的電子結構，從電子對的配給和接受出發，提出了酸堿的電子

理論。他是共價鍵理論的創建者，所以他更愿意用結構上的性質來區

別酸堿。電子理論的焦點是電子對的配給和接受，他認為：堿是具有

孤對電子的物質，這對電子可以用來使別的原子形成穩定的電子層

結構。酸則是能接受電子對的物質，它利用堿所具有的孤對電子使其

本身的原子達到穩定的電子層結構。酸堿反應的實質是堿的未共用電

子對通過配位鍵躍遷到酸的空軌道中，生成酸堿配合物的反應。

這一理論很好的解釋了一些不能釋放H的物質本質上也是算，一

些不能接受質子的物質本質上也是堿。同時也使酸堿理論脫離了氫元

素的束縛。將酸堿理論的范圍更加的擴大。這就像以前人們向來把氧

化反應只局限在必須有氧原子參加一樣，沒故意識到一些并沒有氧參

加的反應本質上也是氧化反應。這使得化學的知識結構更加的具有系

統性。Lewis酸堿理論較電離理論、溶劑論、質子論有了更大的擴展

和完善，在現代化學中的應用比較廣泛。在lewis酸堿理論的基礎上，

人們發現了更為重要的軟硬酸堿理論，而軟硬酸堿與人們的生活密切

相關，是人類必須深入研究的，這樣才干更好地服務于人類。

五'軟硬酸堿理論

1963年美國化學家皮爾松(R.G.Pearson)以lewis酸堿為基礎，

把lewis酸堿軟、硬兩大類。把首電子原子體積小、正電荷高、極化

力差的，也就是外層電子控制的緊的稱為硬酸；而收電子體積大、正

電荷低或者等于零、極化性高的，也就是外層電子控制的松的稱為軟酸。

介于軟硬酸堿之間的稱為交壤酸堿。上述對于軟硬酸堿的分類并不算

絕對的，就像化學鍵一樣，離子鍵和共價鍵沒有絕對的界限，有的化

合物即顯示一定的離子鍵所具有的性質又能顯示共價鍵具有的性質。

因此軟硬酸堿之間存在一個過渡階段。例如，氨和水都屬于硬堿的范

圍之內，但相比較來說，氨比水較軟一些，只是目前我們還沒有足夠

的實驗數據可以用來細致的進行軟硬酸堿的分類。因此，暫時也只能

較粗略地進行分類，即所謂軟、交壤、硬三類。

雖然軟硬酸堿不能準確的進行分類，但它們之間在結構上存在著

比較明顯的差異。在軟硬酸堿反應的過程中，有一個很重要的經驗性

規律或者原則，級所謂“軟硬酸堿原則”，這個原則的內容可以經驗

的總結為“軟親軟，硬親硬，軟硬交壤就不管”。所謂親就是容易

和生成的物質比較穩定，如：硬酸Na，和硬堿C1等，但是軟與硬也

不是絕對不反應，只是產物不穩等而已。幾乎所用的離子，份子和

原子團都能歸納到軟硬酸堿中，這就大大擴展了酸堿的范圍，使酸堿

理論更深，更明確。軟硬酸堿規則是一個經驗性的總結，對解釋酸

堿的反應，酸堿加合物的穩定性，起到了一定的預測和指導意義。

但是它僅限于定性反應應用，并有一定的局限性和許多例外情況，

目前還沒有定量和半定量的標準，有待進一步的研究和發展。

至這人類對酸和堿的研究有了一套比較完整的理論體系，但人們

從未住手過對酸堿的探討與深究，酸堿理論的研究伴有著化學的成長

也在不斷的成長著。探索酸堿的概念發展的長遠的歷史我們可以發

現，人類的理論并非一出來就是正確的，不少理論都是經過一代又

一代科學家加以改進，創新而得以進步的。就像18世紀非常流行的

燃素理論一樣，燃素理論確實能夠解釋不少不少的事情，但是它其實

還是錯的，那個理論是人們未了解事物的本質的時候提出的。當人們

了解到氧氣的存在的時候，才發現燃素理論是徹底錯誤的。總之，我

們要通