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酸碱理论是阐明何为酸碱,以及什么是酸碱反应的理论。最早提出酸碱概念的是Robert Boyle,在其理论基础上,酸碱的概念不断更新,逐渐完善,其中最重要的有:酸碱电离理论,酸碱质子理论与酸碱电子理论。历史上的酸碱理论名目众多,但都是针对有共同特征一类物质与反应提出的观点。它们各有其...
酸碱理论是阐明何为酸碱,以及什么是酸碱反应的理论。最早提出酸碱概念的是Robert Boyle,在其理论基础上,酸碱的概念不断更新,逐渐完善,其中最重要的有:酸碱电离理论,酸碱质子理论与酸碱电子理论。历史上的酸碱理论名目众多,但都是针对有共同特征一类物质与反应提出的观点。它们各有其特点,又相互联系,相互补充,提高了人们对酸碱本质的认识。酸与碱的概念体现在大自然的方方面面,它对人们的生产生活有着重要的意义。
人类对于酸碱的认识经历了漫长的时间。最初人们将有酸味的物质叫做酸,有涩味的物质叫做碱。17世纪英国化学家波义耳将植物汁液提取出作为指示剂,对酸碱有了初步的认识。在大量实验的总结下,波义耳提出了最初的酸碱理论:凡物质的水溶液能溶解某些金属,与碱接触会失去原有特性,而且能使石蕊试液变红的物质叫酸;凡物质的水溶液有苦涩味,能腐蚀皮肤,与酸接触会失去原有特性,而且能使石蕊试液变蓝的物质叫碱[1] 。这种定义比以往的要科学许多,但仍有漏洞,比如一些酸和碱反应后的产物仍带有酸或碱的性质。此后,拉瓦锡、戴维,李比希等科学家对此观点进一步进行补充,逐渐触及酸碱的本质,但仍然没有能给出一个完善的理论。
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[1] 。(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 )
在酸碱电离理论中,水溶液的酸碱性是通过溶液中氢离子浓度和氢氧根离子浓度衡量的:氢离子浓度越大,酸性越强;氢氧根离子浓度越大,碱性越强。同时,298K下,稀溶液中始终存在
,所以氢离子或氢氧根离子中一者浓度增加时,另一者浓度必然下降,酸和碱是对立的。
为方便书写,定义
,则pH越小,溶液的酸性越强;pH越大,溶液的碱性越强。
酸碱电离理论指出,各种酸碱的电离度不一定相同,有的达到90%以上,有的只有1%,于是就有强酸和弱酸、强碱和弱碱之分,强酸和强碱在水溶液中完全电离,弱酸和弱碱则部分电离[1] 。一元强酸(碱)溶液中氢离子(氢氧根离子)浓度等于强酸自身的浓度,弱酸(碱)溶液中氢离子(氢氧根离子)浓度小于弱酸的浓度。
酸中存在电离平衡,设酸的通式为HA,则平衡常数
,
,强酸的Ka