酸碱质子论

（一）酸和碱的定义

质子理论认为：【凡是能给出质子H+的物质是酸；凡是能接受质子的物质是碱】。例如HCl、NH⁴₊、H₂PO^—₄等都是酸，因为它们都能给出质子。NH₃、CO²₃^—、[Al（H₂O）₅OH]²⁺等都是碱，因为它们都能接受质子。由此可以看到，在质子理论中，酸和碱不局限于分子状态的物质，还可以是阴离子和阳离子。有些物质，如H₂PO₄^—、H₂O等，它们既可以给出质子又可以接受质子。

H₂PO^—₄■■■H⁺+HPO²₄^— H₂PO^—4⁺H⁺■■■H₃PO₄

H₂O■■■H⁺+OH^— H₂O+H⁺■■■H₃O⁺

即它们具有酸碱二重性质，称之为两性物质。质子理论中，酸碱的概念，不局限于水溶液，是完全根据物质给出H⁺和接受H⁺的本身行为而定。阿累尼乌斯酸碱理论中的分子酸、分子碱包括在质子论的酸碱范畴，同时还补充了离子酸、离子碱，扩大了酸碱的范畴。

质子理论中，没有盐的概念。因为组成盐的离子在质子论中均视为离子酸或离子碱。例如NH₄Cl，NH₄⁺为离子酸，Cl^—为离子碱。

（二）酸和碱的共轭关系

根据酸碱质子论，酸给出质子后，其残余部分必有接受质子的能力，质子碱接受质子后便变为质子酸。

质子酸■■■质子碱+H⁺

可见，同一对质子酸、碱是互相依存的，彼此之间通过质子传递可以互相转化。质子酸、碱的这种对应互变关系称为酸和碱的共轭关系。处于共轭关系的酸碱称为共轭酸碱对。

HCl→H⁺+Cl^—

HCl与Cl^—是共轭酸碱对，其中HCl是Cl^—的共轭酸，Cl^—是HCl的共轭碱。

作为二性物质：例如

H₂O■■■H⁺+OH^— H₂O+H⁺■■■H₃O⁺

H₂O既是OH^—的共轭酸，又是H₃O⁺的共轭碱。根据酸碱的共轭关系，不难理解，共轭酸越强，即给出H⁺的能力越强，其共轭碱越弱，即接受H⁺的能力越弱。反之，酸越弱，其共轭碱越强。例如HCl为强酸，而Cl^—则为弱碱；HCN为弱酸，则CN^—为强碱。常见的共轭酸碱及其相对强弱见表6-6。

表6-6 常见的共轭酸碱对及其相对强弱

（三）酸碱反应的实质

根据酸碱质子理论，酸碱反应就是两个共轭酸碱对之间质子转移的反应。

酸₁+碱₂■■碱₁+酸₂

由于酸碱质子理论扩大了酸和碱的范畴，因此，在电离理论中的酸碱电离、中和反应、水解反应都可以包括在酸碱反应的范围之内，可以将它们看成是质子转移的酸碱反应。

酸碱电离

酸碱电离就是水与分子酸、碱的质子转移反应，在水溶液中，酸电离给出质子，生成水合氢离子并产生共轭碱。由于强酸给出质子的能力很强，其共轭碱碱性极弱，几乎不能结合质子，因此酸碱反应几乎完全进行到底。

弱酸给出质子的能力较弱，其共轭碱则较强，反应不能进行完全，为可逆反应。例如氨与水的反应。电离理论中的酸碱中和反应，盐的水解反应均可看作是质子的转移反应。

中和反应

水解反应

（四）酸和碱的强度

酸碱强度不仅决定于酸碱本身给出质子和接受质子的能力，同时也决定于溶剂接受和给出质子的能力。同一种酸在不同的溶剂中，由于溶剂接受质子的能力不同，而显示不同的酸性。HNO₃在水中是强酸，但在冰醋酸中却是个弱酸，因为冰醋酸接受质子的能力比水弱，而在纯硫酸中，硫酸给出质子的能力比HNO₃强，所以HNO₃在硫酸溶液中成为碱。

因此要比较各种酸、碱的强度必须选定一种溶剂，最常用的溶剂是水。

对共轭酸碱对来说

其酸常数为

其碱常数为

以HAc-Ac—共轭酸碱对为例

将K^■_a与K^■_b相乘

由此可知，以水作溶剂，共轭酸碱对的酸常数和碱常数乘积等于水的离子积常数。若以其他两性物质作溶剂，则K^■_a·K^■_b的乘积就等于该溶剂的离子积常数。

根据酸常数和碱常数可以判断酸碱反应进行的方向和程度。酸越强，给出质子的能力就越强；碱越强，接受质子的能力就越强。因此酸碱反应是较强的酸与较强的碱作用，生成较弱的碱和较弱的酸的过程。

如HCl+NH₃■■■NH₄⁺+Cl^—

由于HCl的K^■_a=10⁷，其共轭碱Cl^—的K^■_b=10^—21，而NH₃的K^■_b=1.74×10^—5，说明NH₃接受质子的能力比Cl^—强，所以反应可以向右进行。

酸碱质子论扩大了酸碱的含义和酸碱反应的范畴，摆脱了酸碱必须在水中发生反应的局限性，解决了一些非水溶剂或气体间的酸碱反应，并把水溶液中进行的各种离子反应归纳为质子转移的酸碱反应，同时也能用平衡常数来定量地衡量在某溶剂中酸和碱的强度。

但是，质子理论还有它的局限性，将酸碱反应局限在质子的转移上，也就是所讨论的物质必须含有氢，对一些不含氢而又呈现酸碱性的物质如SO₂等不能很好地解释。