3.1 酸碱质子理论_水分析化学-QQ阅读男生历史网

书名：水分析化学
作者名：孙建华主编
本章字数：1787字
更新时间：2021-10-22 15:14:23

3.1 酸碱质子理论

3.1.1 酸碱质子理论的基本概念

按照酸碱电离理论，电解质在水溶液中电离的阳离子全部为H⁺的是酸；电解质在水溶液中电离的阴离子全部为OH^-的是碱。电离理论存在一定的局限性，如不能够解释NH₃是碱但不含OH^-；另外，该理论仅适用于水溶液而不适用于非水溶液。本章介绍酸碱质子理论（acid-base proton theory）。

布朗斯特德-劳莱的酸碱定义：凡是能够给出质子（H⁺）的物质就是酸；凡是能够接受质子的物质就是碱。酸（HA）失去质子后变成碱（A^-），同样，碱（A^-）得到一个质子后变成酸（HA）。这样，酸HA和其相应的碱A^-构成共轭关系，可以用下式简单表示；

酸与其共轭碱之间因一个质子的得失而互为共轭酸碱对。在上述酸碱半反应中，HA是A^-的共轭酸。A^-是HA的共轭碱，HA A^-称为共轭酸碱对。

根据酸碱质子理论，酸、碱可以是中性分子，也可以是阴离子或阳离子。某物质到底是酸还是碱，要在具体环境下进行分析。例如，、HCl、H₃PO₄ 是酸；、NH₃、S^2-是碱；但HS^-、既可以得到质子，又可以失去质子，通常称为两性物质。

事实上，酸碱半反应不能单独存在，酸给出质子的同时必须有另一种能够接受质子的碱。酸碱反应实际上是两对共轭酸碱对共同作用的结果，因此酸碱反应的实质是质子的转移。例如，

由于质子的半径极小，电荷密度极高，因此，质子在水溶液中不能单独存在，通常以水合质子的形式（H₃O⁺）存在。在本书中，常把H₃O⁺简写为H⁺。甲酸在水溶液中的离解反应可以简写为

同样，碱在溶液中的离解反应也需要溶剂水参加。例如，

某些在无机化学中称为“盐的水解”的反应，按照质子理论也可以看成是质子的转移反应。例如

同理，酸与碱的中和反应也可以看成是质子在不同物质之间的转移反应。例如

3.1.2 溶剂的质子自递反应

H₂O作为一种溶剂，即可作为酸也可作为碱，而且H₂O本身有质子传递作用。例如，

上述反应，有1mol H₂O分子给出了1mol质子形成OH^-，另外1mol H₂O分子接受了1mol质子形成H₃O⁺，即H₂O分子之间发生了质子（H⁺）传递作用，称H₂O的质子自递作用。其平衡常数称为水的质子自递常数，用K_S表示。K_S=1.0×10^-14（25℃）。又如：

C₂H₅OH分子之间发生了质子（H⁺）的传递作用，称为C₂H₅OH的质子自递反应，其平衡常数（25℃）称为C₂H₅OH的质子自递常数。

因此得出结论：这种即可作为酸，也可作为碱的一类溶剂称为质子溶剂。质子溶剂自身分子之间也能相互发生一定的质子转移，这类同种溶剂分子质子（H⁺）的转移作用称为溶剂的质子自递常数，其平衡常数称为溶剂的质子自递常数。质子的自递常数是质子溶剂的重要特征，自递反应常数的大小，标志质子溶剂能产生区分效应范围的宽窄。