酸和碱的理论定义

氢和氢氧根离子

第一次尝试的理论解释行为是由Antoine-Laurent拉瓦锡在18世纪末。拉瓦锡认为所有酸都含有氧气,这一思想被整合到各种语言中用于该元素的名称中;英语氧气,源自希腊语含氧的(酸)和genna(生产);德国Sauerstoff,直译为酸性物质;和俄国人kislorod,从kislota(酸)。在发现盐酸里面没有氧气,汉弗莱·戴维爵士大约在1815年,人们第一次认识到酸中的关键元素是氢。然而,并不是所有含氢的物质都是酸,关于酸的第一个真正令人满意的定义是由贾斯特斯·冯·李比希1838年被德国占领。根据李比希的理论,酸是复合含氢的含氢的,其形式可被金属取代的这一定义在该领域盛行了大约50年,尽管有些过时,但仍然被认为是基本正确的。在李比希提出这个建议的时候,碱还仅仅被认为是中和酸并产生盐的物质,人们对碱的性质一无所知宪法基地的特征使他们能够做到这一点。

整个酸碱的课题化学获得了一个新的面貌和定量方面的到来电离提出的理论威廉•奥斯特瓦尔德斯万特·奥古斯特·阿伦尼乌斯(两位都是诺贝尔奖得主)在19世纪80年代。这一理论的主要特点是确定的化合物,称为电解质,在溶液中解离给离子.随着这一理论的发展,人们认识到酸仅仅是产生酸的氢化合物氢离子(H+)在水溶液中。当时人们还认识到,溶液的酸性程度(如对植物染料和其他性质的影响所示)与溶液中氢离子的浓度之间存在对应关系。相应地,碱性(或碱性)性质可以与存在氢氧根离子(哦),碱对酸的中和作用可以用这两者的反应来解释离子给中性分子水(H++哦→H2这自然地引出了一个简单的定义:酸和碱是在水溶液中分别产生氢离子和氢氧根离子的物质。这个定义在接下来的三、四十年里被普遍接受。从纯定性的角度来看,它与李比希的酸的定义相比并没有太多的优势,但它确实提供了一个令人满意的碱的定义。

然而,从氢离子和氢氧根离子的角度来定义酸碱有很大的优势,这种优势在于它的定量方面。因为溶液中氢离子和氢氧根离子的浓度是可以测量的,特别是通过测定导电性对于溶液(其携带电流的能力),提供了溶液酸度或碱度的定量测量。此外,为表达可逆反应各组分之间的关系而建立的方程也可应用于酸和基地解离给出确定的值,称为解离解离常数.这些常数可以用来描述酸和碱的相对强度(解离度),因此取代了先前对酸或碱强度的半定量估计。这种方法的结果是,在早期就对大量的实验观察给出了令人满意的定量描述,这种描述基本上不受后来酸碱反应定义发展的影响。

然而,不幸的是,这些定量发展的成功帮助掩盖了一些模棱两可以及分别从氢离子和氢氧根离子的产生方面对酸和碱的定性定义的逻辑不一致。例如,不清楚一种物质是否像无水的氯化氢它不导电,应该被认为是酸,或者只有当它与水接触后才被认为是酸。似乎还需要对碱的定义进行修改,以适用于非水溶液,在非水溶液中产生的阴离子(带负电荷的离子)不是氢氧根离子,而与水中的情况不同溶剂对溶剂,甲氧基离子(CH3.O)作为甲醇中的基本阴离子(CH3.例如OH)和酰胺离子(NH2)在液体中起同样的作用(NH3.).即使是酸也涉及到溶剂,因为有很多证据表明所谓的氢离子在溶液中不存在H+但总是包含至少一个溶剂分子,如H3.O+在水中,CH3.2+甲醇和NH4+在液态氨中。这些考虑导致了依赖于溶剂的酸和碱的定义的发展(见下文选择定义).然而,尽管发生了这种变化,困难仍然存在,典型的酸碱性质,如中和、指示剂(植物染料)效应和催化作用,经常发生在苯或氯仿等溶剂中,其中自由离子几乎无法被检测到(通过电导率测量)。即使是水溶液模棱两可在碱的定义中出现,其中一些碱(例如金属氢氧化物)含有羟基,而另一些碱(例如胺)不含羟基。后者在溶液中与水分子反应产生氢氧根离子。