阿伦尼乌斯电离理论、布朗斯特酸碱质子理论、路易斯酸碱电离理论三者的本质区别

发布时间:2019-08-01 07:39:16

阿伦尼乌斯电离理论、布朗斯特酸碱质子理论、路易斯酸碱电离理论三者的本质区别

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瑞典科学家阿伦尼乌斯(Arrhenius)总结大量事实,于1887年提出了关于酸碱的本质观点——酸碱电离理论(Arrhenius酸碱理论)。在酸碱电离理论中,酸碱的定义是:凡在水溶液中电离出的阳离子全部都是H+的物质叫酸;电离出的阴离子全部都是OH-的物质叫碱,酸碱反应的本质是H+与OH-结合生成水的反应 。(这里的氢离子在水中的呈现形态是水合氢离子(H3O+) ,但为书写方便,在不引起混淆的情况下可简写为H+)

进步性

酸碱电离理论更深刻地揭示了酸碱反应的实质;

由于水溶液中H+和OH-的浓度是可以测量的,所以这一理论第一次从定量的角度来描写酸碱的性质和它们在化学反应中的行为,酸碱电离理论适用于pH计算、电离度计算、缓冲溶液计算、溶解度计算等,而且计算的精确度相对较高,所以至今仍然是一个非常实用的理论。

阿伦尼乌斯还指出,多元酸和多元碱在水溶液中分步离解,能电离出多个氢离子的酸是多元酸,能电离出多个氢氧根离子的碱是多元碱,它们在电离时都是分几步进行的。

局限性

在没有水存在时,也能发生酸碱反应,例如氯化氢气体和氨气发生反应生成氯化铵,但这些物质都未电离,电离理论不能讨论这类反应。

将氯化铵溶于液氨中,溶液即具有酸的特性,能与金属发生反应产生氢气,能使指示剂变色,但氯化铵在液氨这种非水溶剂中并未电离出H+,电离理论对此无法解释。

碳酸钠在水溶液中并不电离出OH-,但它却显碱性,电离理论认为这是碳酸根离子在水中发生了水解所至。

在解释NH3水溶液的碱性的成因时,人们一度错误地认为,是先生成了NH4OH,而后电离出OH-  。

要解决这些问题,必须使酸碱概念脱离溶剂(包括水和其他非水溶剂)而独立存在。同时,酸碱概念不能脱离化学反应而孤立存在,酸和碱是相互依存的,而且都具有相对性。

布朗斯特(J.N.Bronsted)和劳里(Lowry)于1923年提出了酸碱质子理论(Bronsted酸碱理论),对应的酸碱定义是:”凡是能够给出质子(H+)的物质都是酸;凡是能够接受质子的物质都是碱。”由此看出,酸碱的范围不再局限于电中性的分子或离子化合物,带电的离子也可称为“酸”或“碱”。若某物质既能给出质子,也能接受质子,那么它既是酸,又是碱,通常被称为”酸碱两性物质“。为了区别出酸碱质子理论,有时会将该理论中的”酸“称作”质子酸“,该理论中的”碱“称为”质子碱“。

进步性

扩大了酸的范围。只要能够释放出质子的物质,不论是否在水溶液中,不论是离子还是电中性分子,它们都是酸,例如NH4+、HCO3-、HSO4-、HS-、HPO42-、H2O。

扩大了碱的范围。NH3、Na2CO3、F-、Cl-、Br-、I-、HSO4-、SO42-等物质都能接受质子,都是碱。

扩大了酸碱反应的范围。在酸碱电离理论中,酸与碱反应的产物必然是“盐”和水,然而在酸碱质子理论中则没有此要求。酸碱电离理论中的中和,强酸置换弱酸,酸碱的电离,盐类的水解,氨气与氯化氢气体的反应等,都是酸碱反应 。

提出了酸碱的相对性。

1923年美国化学家吉尔伯特·牛顿·路易斯(Gilbert Newton Lewis)指出 ,没有任何理由认为酸必须限定在含氢的化合物上,他的这种认识来源于氧化反应不一定非有氧参加。路易斯是共价键理论的创建者,他用结构的观点,提出了酸碱电子理论(Lewis酸碱理论):酸是电子的接受体,碱是电子的给予体。酸碱反应是酸从碱接受一对电子,形成配位键,得到一个酸碱加合物的过程,该理论体系下的酸碱反应被称为酸碱加合反应

进步性

进一步扩大了酸与碱的范围,能说明不含质子的物质的酸碱性,包括金属阳离子、缺电子化合物、极性双键分子(例如羰基分子)、价层可扩展原子化合物(某些P区元素的配合物)、具有孤对电子的中性分子、含有C=C键分子(例如蔡斯盐),应用最为广泛 ;

扩大了酸碱反应的范围,更深刻地指出了酸碱反应的实质。

局限性

无法准确描述酸碱的强弱程度,难以判断酸碱反应的方向与限度

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