酸-鹼反應

酸鹼質子理論認為，在化學反應過程中，凡是能給出質子（H⁺）的物質都是酸，凡是能接受質子的物質都是鹼。酸鹼反應實際上是酸、鹼之間的質子傳遞反應，其反應方向總是較強酸和較強鹼反應向著生成較弱酸和較弱鹼的方向進行。酸鹼反應的實質是兩個共軛酸鹼對競爭質子的反應。

基本介紹

• 中文名：酸-鹼反應
• 外文名：Acid-base reaction
• 套用學科：環境工程
• 適用領域範圍：環境生態
• 屬性：反應
• 本質：質子的轉移

酸鹼理論的發展

1884年，瑞典化學家S.Arrhenius提出了在當時已有電解質溶液理論基礎上發展起來的較為成熟的酸鹼的電離理論。Arrhenius定義的酸是指：在水溶液中電離出的陽離子全部是H的物質就是酸；定義的鹼是指：在水溶液中電離出的陰離子全部是OH^-的物質就是鹼。Arrhenius的酸鹼電離理論是基於電解質在水溶液中的電離，是以電離出的H為酸的特徵，以電離出的OH^-為鹼的特徵。

那么，酸鹼反應的實質是什麼呢?從酸的特徵為H⁺和鹼的特徵為OH^-可知，酸鹼反應就是含有H的酸和含有OH的鹼反應生成H₂O和鹽的中和反應。正是由於Arrhenius的酸鹼電離理論是建立在水溶液之中的電離結果，因此也就限制了該理論的套用。因為，有許多的反應並不在水溶液中進行，他們卻表現出酸鹼性。如氣態的氨與氣態的氯化氫反應生成固體氯化銨，根據酸鹼電離理論是無法判斷這是一個酸（HCI）和鹼（NH₃）的反應。另外．還有許多的酸、鹼之中並不含有H⁺或OH^-，但是，卻表現出酸、鹼性。例如，上例中的氨（NH₃）並無OH^-的存在，卻表現出鹼性，而氯化鋅中（ZnCl₂）並無H的存在，也表現為酸性。很顯然，這樣一些問題在Arrhenius的酸鹼電離理論中無法得以解決。隨後發展了酸鹼的質子理論、電子理論等。

酸鹼定義

質子理論認為：凡是能夠給出質子的物質為酸，凡是能夠接受質子的物質為鹼。例如，HCN、H₂PO₄、NH₄⁺等都是酸，因為它們都能給出質子；CN^-、CI^-、NH₃、CO₃、S^2- 等都是鹼，因為它們都能接受質子。按此定義，一種鹼B，接受一個質子後其生成物HB便成為酸；同理，一種酸給出質子後餘下部分便成為鹼。

（1）酸、鹼可以是中性分子、陽離子或陰離子。

（2）酸鹼關係是共軛關係，即有酸就有鹼，有鹼就有酸。知酸便知鹼，知鹼便知酸。如NH₄⁺—NH₃組成了共軛酸鹼對。

（3）酸鹼具有相對性，如HCO₃，既能給出質子，也能接受質子，它即可以是酸，也可以是鹼。

酸鹼反應的本質

按照酸鹼質子理論，酸鹼反應的本質是質子的轉移，例如：

HCl + H₂O = H₃O+ Cl

酸1鹼2 酸2 鹼1

Ac+ H₂O = HAc + OH

鹼1酸2 酸1 鹼2

NH₄+ H₂O = H₃O+ NH₃

酸1 鹼2 酸2 鹼1

通過上述酸鹼反應我們可以看出或得出這樣的結論：酸鹼反應的本質是質子的轉移。不管是中性分子的離解，還是陽離子、陰離子的水解，都是質子的轉移的結果是兩個共軛酸鹼對共同作用的結果，因此按照Bronsted的酸鹼質子理論，不存在“鹽”的概念。

酸鹼的相對強度

在Arrhenius電離理論中，弱酸、弱鹼的強弱用它們的離解常數表示。水能區分這些弱酸、弱鹼的強度，而對於強酸、強鹼，則無法進行分辨。例如，在水中不能用離解常數分辨諸如HClO₄、H₂SO₄、HCl等強酸。在水溶液中，強酸由於完全離解，給出的質子被H₂O接受，生成H₃O⁺。它們皆以H₃O⁺形式表現。對於水溶液中的強鹼，它們皆以OH^-形式表現出來，如果存在更強的鹼，將奪取H₂O中的H⁺而產生OH^-。因此，在水溶液中不能區分強酸、強鹼的強度，水將所有強酸拉平到水平H₃O⁺，而將所有強鹼OH^-拉平到水平。

酸鹼反應類型

在酸鹼質子理論中．酸鹼反應的一般表達式為

HB₁+B₂HB₂+B₁

酸鹼反應的類型大致分為如下幾種。

① 酸的離解：強酸的離解、弱酸的離解；② 鹼的離解；③ 酸鹼中和反應；④ 弱酸鹽的水解；⑤ 弱鹼鹽的水解；⑥ 溶劑的質子自遞反應：溶劑水的質子自遞反應、非水溶劑的質子自遞反應；⑦ 非水質子溶劑中的反應：

以上七種類型的反應，不僅概括了水溶液中的酸鹼反應類型，而且適用於非水溶劑。在類型⑦中，HCIO₄在HAc中部分離解，體系中仍然存在著一定量的HCIO₄分子。顯然，在HAc溶劑中存在著比H₃O⁺更強的質子酸HCIO₄。因此，在不同的溶劑中，同一酸、鹼的存在形式

不同。最終導致酸鹼反應的產物不同。對於酸鹼中和反應，其產物為較弱的酸和較弱的鹼，故酸鹼質子理論中沒有鹽的概念，這是酸鹼質子理論與Arrhenius電離理論的一個區別。