酸鹼與予體-受體化學

阿瑞尼斯酸鹼定義(Arrhenius acid-base definition)

/ uh-RAY-nee-us /

早在人們能看到分子之前,化學家就注意到兩類相反的溶液。一類像檸檬汁或醋,味酸、能把藍色石蕊變紅、還能溶解金屬;另一類像肥皂或蘇打,手感滑膩、能把紅色石蕊變藍、並能中和前一類。最早用現代方式說明酸和鹼到底是什麼的,是19世紀80年代的斯萬特·阿瑞尼斯(Svante Arrhenius),而他把一切都繫在水上。

在阿瑞尼斯的圖景裡,酸是溶於水後能增大氫離子 H+ 濃度的物質(其實是 H3O+,即水合氫離子,因為裸質子從不會在水中單獨游動)。HCl 是酸,因為 HCl 與水作用生成 H+ 和 Cl-。鹼則是溶於水後能增大氫氧根離子 OH- 濃度的物質。NaOH 是鹼,因為它電離出 Na+ 和 OH-。中和反應就只是 H+ 遇上 OH- 生成水:H+ + OH- 得 H2O。強酸強鹼幾乎完全電離,弱酸弱鹼只部分電離。

這個定義乾淨、可定量,至今仍是日常 pH 標度的基礎,但它很窄。它只在水中成立,無法解釋為什麼氨(NH3,本身並沒有 OH- 可給)是鹼,也無法描述液氨、熔鹽或氣相中的酸鹼化學。這些侷限正是後來發展出更寬定義(先是布朗斯特-勞里,再是路易斯)的原因。阿瑞尼斯最好被看作水溶液這一特例下的正確說法,而非全部。

HCl 氣體溶於水:HCl + H2O 得 H3O+ + Cl-。溶液中多了水合氫離子,因而呈酸性。加入 NaOH,它釋放的 OH- 與 H3O+ 結合重新生成水,從而中和酸。

酸增多 H3O+,鹼增多 OH-,二者結合成水——阿瑞尼斯的全部故事濃縮成一行。

常見簡寫是 H+,但裸質子在水中並不游離存在——它總是以 H3O+(或更大的簇如 H5O2+)形式存在。阿瑞尼斯定義也嚴格限於水中,對其他溶劑裡的酸性無能為力。

又稱
water-ion definition阿伦尼乌斯理论阿瑞尼斯理論