酸、碱概念的变迁研究（之一：酸碱概念的历史演变)

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　　 人民教育出版社化学室 乔国才

中学化学教学参考杂志2014年8期

编者按：化学家对酸、碱本质的认识是理论和实践的矛盾斗争过程，是用包含较少谬误的理论代替较多谬误理论的一个曲折的历史发展过程，这其中蕴含着化学学科认识自然的独特视角和一般思维方式。本文即人民教育出版社乔国才老师在酸、碱概念的历史演变方面展开的阐述。 

酸和碱是两类重要的化学物质，在日常生活和工农业生产中应用十分广泛。酸、碱概念是化学学科的基本概念，随着化学的发展,酸、碱概念的内涵也不断发生变化。本文从酸、碱概念的历史演变，百年化学教科书中酸、碱概念的变迁，,酸、碱概念教学中应注意的问题三个方面加以阐述，以供参考。

一、酸、碱概念的历史演变

从化学发展史来看，人类对酸、碱的认识已有三百多年的历史，经历了一个由浅入深、由表及里的过程。酸、碱的概念也随着人们对物质的性质、组成和结构的认识而不断深化、不断完善。　　

1.从性质的角度定义酸、碱　　

最初，人们根据物质所表现出来的不同性质来区分酸和碱。17世纪后期，英国化学家波义耳(R.Boyle，1627—1691)根据实验中所得到的酸、碱的性质，第一次为酸、碱下了明确的定义：凡是有酸味，水溶液能溶解某些金属，与碱接触会失去原有的特性，能使蓝色石蕊试纸变红的物质，叫作酸；凡水溶液有苦涩味、滑腻感，与酸接触后失去原有的特性，能使红色石蕊试纸变蓝的物质，叫作碱。　　

2.从组成的角度定义酸、碱　　

为什么不同的酸（或碱）都具有类似的性质呢？是不是它们的组成中都含有相同的成分呢？于是人们开始从组成的角度研究酸和碱。18世纪后期，法国化学家拉瓦锡(A.L.Lavoisier，1743—1794)提出一切酸中都含有氧元素，氧元素是造成酸具有酸性的原因。到了19世纪初，英国化学家戴维(S.H.Davy，1778—1829)从有些酸（如盐酸）并不含有氧，却具有酸的性质这一事实出发，提出“判断一种物质是不是酸，要看它是否含有氢”的观点。因为许多有机化合物和氨都含有氢，但并不是酸。因此，1838年，德国化学家李比希(J.V.Liebig，1803—1873)为酸和碱下了定义：酸是氢的化合物，但是酸中的氢必须是可以被金属所置换的；碱则是能够中和酸并产生盐的物质。　　

3.从电离的角度定义酸、碱　　

19世纪后期，瑞典化学家阿伦尼乌斯(S.A.Arrhenius，1859—1927)提出了电离理论，并从电离的角度定义酸、碱。他认为，在水溶液中凡是能电离出H+的物质叫作酸；能电离出OH-的物质叫作碱。酸碱中和反应的实质是H+和OH-化合而生成水的过程。酸碱电离理论，是人类对酸、碱的认识从现象到本质、从宏观到微观的一次飞跃。然而，这种理论的局限性是把酸、碱限于水溶液中，而对于非水溶液体系则不适用。针对上述不足，1905年，英国化学家富兰克林(E.C.Franklin)提出了酸碱溶剂理论：凡能电离产生溶剂阳离子的物质为酸；产生溶剂阴离子的物质为碱。酸碱中和反应的实质是阳离子和阴离子化合而生成溶剂分子的过程。溶剂理论把酸、碱的概念从以水为溶剂扩大到了任何能够产生阴、阳离子的溶剂中，扩大了酸、碱的范围。　　

4.从质子的角度定义酸、碱　　

HCl是酸，NH3是碱，它们在苯中并不电离（苯也不电离），然而它们在苯中却能相互反应生成NH4Cl；HCl和NH3能在气相进行反应。类似这样的事实是电离理论和溶剂理论无法解释的。因此，1923年，丹麦化学家布朗斯特(J.N.Brönsted，1879—1947)和英国化学家劳莱(T.M.Lowry，1874—1936)各自独立地提出了酸碱质子理论：凡能放出质子（H+）的任何含氢原子的分子或离子都是酸；凡能与质子结合的分子或离子都是碱。例如，HCl、NH4+都能放出质子，所以它们都是酸。当HCl、NH4+放出质子后，剩余的Cl-、NH3又都能接受质子，因此它们都是碱。酸与碱之间的这种关系可表示为：酸＝碱+质子（“＝”改为“可逆号”）。酸碱中和反应的实质是质子传递反应。质子理论不仅适用于水和其他能电离的溶剂组成的溶液中发生的酸碱反应，而且适用于不能电离的溶剂组成的溶液和气相中发生的酸碱反应，但对于没有质子参加的酸碱反应则不适用。　　

5.从电子的角度定义酸、碱　　

电离理论和质子理论都把酸的分类局限于含氢的物质，而有些物质如SO3、BCl3等，根据上述理论都不是酸，但它们确实能发生类似的酸碱反应。例如，SO3+ Na2O=Na2SO4，BCl3+NH3= BCl3·NH3，上述反应中SO3和BCl3都起着酸的作用。因此，1923年，美国化学家路易斯(G.N.Lewis，1875—1946)提出了酸碱电子理论：凡是可以接受电子对的分子或离子都是酸；凡是可以给出电子对的分子或离子都是碱。酸是电子对的接受体，必须具有可以接受电子对的空轨道；碱是电子对的给予体，必须具有未共享的孤对电子。酸碱反应的实质是酸与碱之间共享电子对，形成配位共价键，生成酸碱配合物。电子理论很好地解释了一些不能放出质子的物质也是酸，一些不能接受质子的物质也是碱，加深了人们对于酸、碱结构的认识，扩大了酸、碱的范围。但是，电子理论也存在不足，如它不能用来比较酸、碱的相对强弱，适用的范围过于广泛等。

在酸碱电子理论的基础上，人们又提出了软硬酸碱理论等。到目前为止，还没有一种在所有场合下都完全适用的酸碱理论。（未完待续）