酸碱理论及其应用★

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1、酸碱理论及其应用★酸碱理论及其应用摘要：酸碱理论是无机化学研究的重要内容，它在科学实验和生产实际中有着广泛的应用。简要介绍现代酸碱理论的建立及其基本概念。现代酸碱理论包括了BrnstedLowry酸碱理论、Lewis酸碱理论、HSAB理论和超酸理论。举例介绍了与物理有机化学、有机合成、有机催化等领域相关的现代酸碱理论的广泛应用。关键词：产生发展局限应用1．早期人们对酸碱的认识1.1早期酸碱概念的产生最初,人们对酸碱的认识是从观察事物的现象开始的。在我国古代典籍中,对酸的记载比碱要早得多。《周礼疡医》中有“以酸养骨”

2、的说法。在五行学说出现以后,人们开始用五行来解释五味,其对应的关系为:木火金水土

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7、酸苦辛咸甘15按照这种关系,古代人们便把“酸”定义为“木味”,这可能是由于古代人在选择食性植物时,发现许多植物具有酸性的缘故。在发酵现象被人们认识以后,“酸”便成为“醋”的同义词。至于“碱”字,原繁体字形为“卤咸”、“卤佥”,初指土碱,与人们的味觉没有多大的关系,在古代的五味中也没有碱的地位。在国外,情况与我国类似。在古代的埃及、希腊、罗马,人们知道果汁(酒)再进一步发酵便得到了酸的英文(acid)来自阿拉伯文(acetum),

8、这个字就意味着“变酸”(sour);而碱则指灰碱(碳酸钾),碱的英语(alka-li)这个词就是指plantaskes(植物的灰分)两个词的意思。以后人们认识了除alkali以外的更多的碱类物质,于是人们便把它们统称为base。在我国近代化学史中,对alkali和base这两个词,在翻译时往往不加区别,都叫做“碱”。1663年,英国化学家波义耳(R.Boyle1627—1691)对酸的通性作了如此的描述:①有酸味;②有一种特殊的溶剂能力,能溶解许多物质;③能使许多含有蓝色的植物染料(如石蕊)变红;④能与硫化物(多硫化

9、钾)作用生成硫的沉淀;⑤与碱作用,酸性消失,生成中性的盐。到了1776年,英国化学家卡文迪什(H.Cavendish1731—1810)又补充了一条酸的性质;⑥很多酸(如硫酸、盐酸等)和锌、铁、锡等金属作用生成氢气。波义耳对碱的通性描述为①令人具有滑溜的感觉和去污的能力;②有溶解油和硫磺的作用;③有苦涩味;④有能够对抗酸的能力,并能销毁酸;⑤15能使因酸的作用变成红色的石蕊溶液变为蓝色。以上这些是古代人们在生产和生活实践中对酸碱现象的初步认识,是酸碱理论产生和发展的启蒙阶段,真正的近代酸碱理论是从拉瓦锡开始的。1.2

10、拉瓦锡酸的氧理论1770—1780年间,法国化学家拉瓦锡(A.L.Lavoisi-er1743—1794)企图从酸的组成来解释酸性现象,提出了氧是酸的组成成分和“酸化要素”即“酸化的基”理论,他认为凡是酸都应该含氧元素。这个酸的氧理论,持续了七十年,一直影响到十九世纪,普遍地为人们所接受,他明确指出,非金属元素在氧中燃烧生成酸;金属元素在氧中燃烧生成碱。1.3李比希酸的氢理论正当人们崇奉拉瓦锡酸的氧理论时,1789年法国化学家贝托雷(C.L.Bertholt1748—1822)首先揭示了这个理论的缺陷,他发现氢氰酸(

11、HCN)并不含有氧,但其水溶液却有较弱的酸性。但是,由于氢氰酸的酸性比较弱,以致有人认为它根本够不上称为酸的资格,所以拉瓦锡关于酸的氧理论并没有因此而动摇。后来,英国化学家戴维(H.Davy1778—1829)用普通的盐酸(HCl)来验证,也同样证实了拉瓦锡的错误。在1838年,德国化学家李比希(J.F.Vonliebi1803—1873)吸取了戴维等科学家研究的成果,并结合自己的研究,他重申并肯定认为:氢是酸的基本要素,所有的酸都是“含有容易被金属取代的氢的化合物”,这个酸概念的氢理论连续了近五十年。15由此我们可

12、以看出,早期人们对酸碱的认识基本上还是经验性的,虽有一定的事实基础,但夹杂着人们的一些猜想,缺乏从分子本身严密的论证和论据。2.酸碱理论的定义2.1酸碱电离理论1887年瑞典化学家阿仑尼乌斯提出了他的酸碱电离理论：凡是在水溶液中电离产生的全部阳离子都是H+的物质叫酸；电离产生全部阴离子都是OH-的物质叫碱，酸碱的反应实质是H+和OH-结合生成水的反应。例：酸HCl=H++Cl-碱NaOH=Na++OH-酸碱反应HCl+NaOH=NaCl+H2O实质H++OH-=H2O电离理论从化学组成上揭示了酸碱的本质，提高了人们对

13、酸碱的认识，对化学发展起了很大的作用。由于水是最常用的溶剂，因此酸碱电离理论长期以来一直到现在仍然为人们熟悉和普遍采用.2.2酸碱质子理论Lowry提出了酸碱质子理论，质子理论认为：凡是能给出质子的任何含氢原子的分子或离子称为酸，凡是能接受质子的分子或离子就是碱。间而言之，酸是质子的给予体，碱是质子的接受体.例：酸1+碱2=碱1+酸215HCl