选择定义

尽管Brønsted-Lowry概念酸和碱作为质子的供体和受体仍然是最普遍接受的定义,但也经常遇到其他定义。其中某些定义仅适用于特殊情况,但这些其他定义中最重要的定义在某些方面比Brønsted-Lowry定义更普遍。这个定义最初是由美国化学家提出的吉尔伯特·n·刘易斯在1923年。

根据刘易斯,一个能接受a的电子对吗基地随着由共享电子对组成的化学键的形成(共价键).这一分类包括了Brønsted-Lowry定义所涵盖的相同物种,因为一个分子或离子可以接受a质子是因为它有一个或多个未共享电子对,所以也可以吗结合电子受体而不是质子。另一方面,典型的路易斯酸不需要(通常也不)含有质子,是一种具有能膨胀的外层电子层的物质,如三氟化硼(BF3.)、三氧化二硫(SO3.)和银离子(Ag+).刘易斯最初的想法是基于这些实验事实非质子酸通常表现出被认为是典型的酸的性质,如中和碱,对指示剂的作用和催化作用。这类物质通常是电子受体,但也不总是如此;二氧化碳(有限公司2)和五氧化二氮(N2O5),例如,包含完整的八组电子,根据通常的价电子理论,不能接受更多的电子。此外,一直被认为是酸的含氢物质(例如醋酸)并不是明显的电子受体,而是质子(真正的路易斯酸)和碱(例如醋酸离子)的加合物。它们只能在逻辑上被引入刘易斯格式,因为一个质子酸(可用XH表示)和一个碱(用B表示)之间的反应经过一个中间氢键态X-H…B(其中虚线表示a)氢键为相对较弱的二次吸引力)。

关于Brønsted-Lowry和Lewis定义的相对优点,已经发生了许多冗长的争论。本质上的区别在于命名法而且几乎没有科学内容。在本文的其余部分中,术语是用来表示质子供体(遵循Brønsted-Lowry术语),而术语路易斯酸专门用来指电子对受体。这一选择一方面是基于上一段提到的逻辑困难,另一方面是基于以下事实:见下文酸碱平衡)认为,将酸碱反应的定量描述限定在质子酸上要简单得多。它还代表了这些术语的最常见用法。

路易斯酸碱在电子的获得或损失方面的定义不应与氧化剂和还原剂的定义相混淆。在氧化还原反应一个或多个电子完全从还原剂转移到氧化剂上,而在路易斯酸碱反应中,碱上的电子对被用来与酸形成共价键。

某些其他的酸碱定义是基于特定环境中发生的反应溶剂系统。对于两性溶剂中的质子酸,这些等价于Brønsted-Lowry定义。对溶剂分子中分别加一个质子而得到的正离子和阴离子,有时有一个通称是很方便的。条款lyonium而且lyate离子偶尔以这种方式使用。在水中,lyonium和lyate离子是H3.O+噢,;在乙醇中,C2H52+和C2H5O;在液体中,在北半球4+和NH2.对于给定的溶剂,酸可以被定义为增加lyonium的物质离子浓度(并相应地降低lyate离子浓度),而碱增加lyate离子浓度(并降低lyonium离子浓度)。可以肯定的是,这种定义并没有给酸和碱作为质子供体和质子受体的概念增加任何东西。

认为酸是一种溶质,能产生溶剂所特有的阳离子,而碱是一种溶质,能产生溶剂所特有的阴离子的观点,有时也被推广到完全不含质子的溶剂中,例如液体二氧化硫,所以2.在这个例子中,根据2SO方程,溶剂应该电离2⇄所以2 ++所以3.2−.亚硫酰氯,认为是SO2 ++ 2氯,则可认为是酸,亚硫酸钾,2K++所以3.2−,可以认为是一个基。物种SO2 +所以3.2−我们当然可以把路易斯酸碱看作是路易斯酸碱,但它们在液态二氧化硫中存在到任何可察觉的程度是值得怀疑的,这种情况使讨论有些人为。虽然这种关于酸碱的观点在刺激在不寻常类型的溶剂中工作(例如,在碳酰氯例如,氯氧硒、三氯化锑和氰化氢),但尚未得到普遍接受。

酸碱反应

Proton-transfers

如前所述(Brønsted-Lowry定义),反应用Brønsted-Lowry定义表示,A⇄B + H+,实际上不会发生在任何解决过程中。这是因为H+它有极大的倾向,可以添加到几乎所有的化学物质中,除了在高真空中,它不可能以任何可检测到的浓度存在。除了任何特定的化学相互作用,质子的尺寸非常小(约10−15米)意味着它会产生极其强大的能量电场,这将极化从而吸引它接触到的任何分子或离子。据估计,离解19克水合氢离子H3.O+给出1克质子和18克水需要消耗大约120万焦耳(29万卡路里)的能量,因此这实际上是一个极其不可能的过程。

典型的酸碱反应可以认为是两种反应方案的结合,A1⇄B1+ H+和H++ B2⇄一2,形成A的组合形式1+ B2⇄B1+一个2.这代表了质子转移反应从一个1B2,产生B1和一个2.溶液中的大量反应,通常有各种不同的名称,都可以用这种方法表示。下面的例子说明了这一点,每个例子中的物种都是按A顺序写的1B2B1,一个2