酸和碱的理论：刘易斯，布朗斯泰德-洛里和阿累尼乌斯 - 化学

酸和碱的理论基于Antoine Lavoisier在1776年提出的概念，后者对强酸（包括硝酸和硫酸）的了解有限。Lavoisier声称一种物质的酸度取决于它所含的氧气量，因为他不知道卤化氢和其他强酸的实际组成。

几十年来，即使当像Berzelius和von Liebig这样的科学家进行了修改并提出其他设想时，该理论仍被视为酸的真正定义，但是直到Arrhenius才开始更清楚地了解到酸和碱是如何起作用的。

托马斯·马丁·洛瑞（Thomas Martin Lowry），酸和基础理论家之一

继阿伦尼乌斯（Arrhenius）之后，物理化学家布朗斯泰德（Brönsted）和洛瑞（Lowry）独立地发展了自己的理论，直到刘易斯（Lewis）提出该理论的改进版本和更精确版本。

这套理论至今仍在使用，据说可以帮助形成现代化学热力学。

阿累尼乌斯理论

阿雷尼乌斯理论是酸和碱的第一个现代定义，它是由同名的物理化学家于1884年提出的。该理论指出，一种物质通过溶解在水中形成氢离子时，就被识别为酸。

即，酸增加了水溶液中H ⁺离子的浓度。这可以用盐酸（HCl）在水中解离的例子来证明：

HCl（水溶液）→H ⁺（水溶液）+氯^- （水溶液）

根据阿伦尼乌斯（Arrhenius）的说法，碱是那些在水中解离时会释放氢氧根离子的物质。即，它增加OH的浓度^-离子在水溶液中。阿雷尼乌斯碱的一个例子是氢氧化钠在水中的溶解：

NaOH（水溶液）→的Na ⁺（水溶液）+ OH ^- （水溶液）

该理论还指出，因此，没有H ⁺离子，但是该命名法用于表示水合氢离子（H ₃ O ⁺），并且被称为氢离子。

碱度和酸度的概念仅解释为氢氧根和氢离子的浓度，而没有解释其他类型的酸和碱（它们的弱形式）。

约翰尼斯·尼古拉斯·布朗斯泰德

该理论是由两种物理化学物质于1923年独立开发的，第一个在丹麦，第二个在英国。他们都有相同的见解：Arrhenius的理论是有限的（因为它完全取决于水溶液的存在），并且没有正确定义酸和碱是什么。

由于这个原因，化学家们围绕氢离子进行研究，并宣称：酸是释放或提供质子的物质，而碱是接受这些质子的物质。

他们用一个例子来证明他们的理论，其中涉及平衡反应。他声称每种酸都有其共轭酸，每个碱也都有其共轭酸，如下所示：

HA + B↔甲^- + HB ⁺

例如，在反应中：

CH ₃ COOH + H ₂ ö↔CH ₃ COO ^- + H ₃ ö ⁺

在前面的反应中，乙酸（CH ₃ COOH）是一种酸，因为它给予一质子，以水（H ₂ O），从而成为其共轭碱时，乙酸根离子（CH ₃ COO ^- ）。反过来，水是碱，因为水会接受来自乙酸的质子并变成其共轭酸，即水合氢离子（H ₃ O ⁺）。

该逆反应也是酸-碱反应，因为通过质子的给予和接受，共轭酸变为酸而共轭碱变为碱。

该理论优于Arrhenius的优点在于，它不需要解离酸就可以解释酸和碱。

理化师吉尔伯特·刘易斯（Gilbert Lewis）从1923年开始研究酸和碱的新定义，同年布朗斯泰德（Brönsted）和洛瑞（Lowry）就这些物质提出了自己的理论。

这项提议于1938年发布，其优点是从定义中删除了对氢（或质子）的要求。

关于他的前任理论，他本人曾说过：“将酸的定义限制为含氢物质，就像将氧化剂限制为含氧物质一样。”

从广义上讲，该理论将碱定义为可提供一对电子的物质，将酸定义为可接收一对电子的物质。

更准确地说，它指出路易斯碱是具有一对电子的电子，它不与原子核结合并且可以被赠予，路易斯酸是可以接受自由电子对的一个。然而，路易斯酸的定义是宽松的，并取决于其他特征。

一个例子是三甲基硼烷（Me ₃ B）和氨（NH ₃）之间的反应，三甲基硼烷起路易斯酸的作用，因为它具有接受一对电子的能力，氨可以提供自由电子对。

Me ₃ B +：NH ₃ →Me ₃ B：NH ₃

刘易斯理论的一个巨大优势是它对氧化还原反应模型的补充：该理论表明酸与碱反应以共享电子对，而不会改变其任何一个的氧化数原子。

这一理论的另一个优点是，它允许我们解释分子如三氟化硼（BF的行为₃）和四氟化硅（SIF ₄），其不具有H的存在⁺或OH ^-离子，所要求的以前的理论。