中高能核物理

[拼音]：suanjian lilun

[英文]：acid-base theory

闡明酸鹼本質的理論。阿倫尼烏斯電離理論所述的酸鹼觀點在建立酸鹼理論過程中是一個重大的進展，但他的理論不能解釋某些不含氫氧根離子的物質是一種鹼；也不能包括非水體系中的酸鹼反應。後來又有下列幾種酸鹼理論。

酸鹼質子理論

1923年丹麥科學家J.N.布侖斯惕和英國科學家T.M.勞裡同時提出酸鹼質子理論:酸(A)是具有給出質子傾向的物質，而鹼(B)是具有接受質子傾向的物質，例如：

相差一個質子的兩種物質（即A和B）叫共軛酸鹼對。

按照這個理論，HCl、H3PO4是分子酸，NH嬃、Al(H2O)扟是陽離子酸，H2PO嬄是陰離子酸；而NH3是分子鹼，Al(OH)(H2O)崬是陽離子鹼，H2PO嬄、Cl-是陰離子鹼。有些物質（如H2PO嬄）在某一共軛酸鹼對（如 H3PO4-H2PO嬄）中是鹼，而在另一共軛酸鹼對(H2PO嬄-HPO娸)中是酸。酸給出質子的傾向愈強，則其共軛鹼接受質子的傾向愈弱；若鹼接受質子的傾向愈強，則其共軛酸給出質子的傾向愈弱。

質子傳遞反應只能發生在兩個共軛酸鹼對之間：

若A(1)是強酸，B(2)是強鹼，則質子傳遞反應向右進行；若B(1)、A(2)是弱鹼和弱酸，則質子傳遞反應也能向右進行。反之，生成強酸、強鹼的反應是很難進行的。

酸鹼質子理論認為，阿倫尼烏斯理論中所謂的弱酸、弱鹼電離平衡，弱酸根、弱鹼根離子水解，中和反應，鹽的生成，水的自電離等都是質子傳遞反應（表1）。

各種酸的強度，可通過測定它們在同一種鹼中質子傳遞的傾向來比較。若選用水作為鹼，則可得到各種酸在水中電離常數的序列。這與阿倫尼烏斯酸鹼電離理論基本相同。若改用接受質子傾向更強的溶劑（如液氨）作為鹼，則各種酸給出質子的傾向都強於它們在水中給出質子的傾向。如在水溶液中鹽酸和乙酸給出質子的傾向有明顯的差別，而在液氨溶劑中它們與液氨間的質子傳遞反應都很完全，以致很難區別它們的強度。這種把鹽酸、乙酸變得幾乎具有同等強度的溶劑叫調平溶劑，所產生的這種效應叫調平效應。在強酸（如硫酸）溶劑中，某些常見的酸將接受質子(鹼)。例如，HNO3在H2SO4介質中將接受質子，因此是鹼：

H2SO4+HNO3─→HSO嬄+H2NO幦

質子理論把酸鹼範圍擴大了。質子酸實際上是質子和共軛鹼的加合物，酸鹼反應都可用質子傳遞來討論。

路易斯酸鹼理論

1923年美國科學家G.N.路易斯從結構觀點提出廣義的酸鹼電子理論：給出電子對的物質是鹼，接受電子對的物質是酸，酸鹼結合成加合物（表2）。

路易斯理論包括的範圍很廣，按照它，阿倫尼烏斯理論中的酸，如HCl中，Cl-是電子對給予體（鹼），H+是電子對接受體（酸）；NaOH中的OH-是電子對給予體(鹼)，Na+是酸。在質子理論中，至少有一對未共用電子對的鹼就是路易斯鹼，如NH3。在溶劑體系理論中，SOCl2中的SO2+是酸，Cl-是鹼；Cs2SO3中Cs+是酸，SO娫是鹼；SO2+和SO娫結合成SO2。由於路易斯酸(鹼)理論的適用範圍可包括其他理論的範圍，因此又稱廣義酸（鹼）理論。

按照路易斯理論，酸(A)和鹼(B)的反應如下：

（1）雙取代反應（表3）：表中所列A(1)是較強的酸，B(2)是較強的鹼，A(1):B(2)是較穩定的加合物，即酸鹼反應本質是，強酸和強鹼取代弱酸和弱鹼，生成配位鍵（見共價鍵）較強的加合物，這是配位鍵的調整而不是生成新的配位鍵。