酸鹼與予體-受體化學

布朗斯特-勞里酸鹼定義(Bronsted-Lowry acid-base definition)

/ BRURN-sted LOW-ree /

阿瑞尼斯的想法太依賴水了。1923年,約翰內斯·布朗斯特(Johannes Bronsted)和托馬斯·勞里(Thomas Lowry)各自獨立提出了更乾淨的圖景:拋開水和氫氧根,盯住質子本身。酸是任何能給出質子(H+)的物種;鹼是任何能接受質子的物種。酸鹼化學的核心,就變成了一個質子的易手。

這一轉換很巧妙。氨現在顯然是鹼——它有一對孤對電子能抓住質子變成 NH4+,根本不需要氫氧根:NH3 + H2O 得 NH4+ + OH-,這裡水充當了酸,因為它遞出了一個質子。關鍵在於:每個給出質子的酸都會變成一個鹼(它的共軛鹼),每個接受質子的鹼都會變成一個酸(它的共軛酸)。任何反應都是兩對這樣的共軛對在競爭,質子最終落在更強的鹼上。水本身兩面皆可:它把質子給氨,卻從 HCl 那裡奪取質子。我們把這種兩性的物種稱為兩性質子(amphiprotic)。

凡是涉及 H+ 的,布朗斯特-勞里都是主力定義——pKa 表、緩衝溶液、HF、HNO3、H2SO4 等無機酸的相對強弱,以及液氨等非水溶劑中的質子化學。它比阿瑞尼斯更寬(在任何溶劑中、甚至無溶劑時都成立),但仍比路易斯窄,因為它本質上只關乎質子。完全沒有質子轉移的反應,例如 BF3 從 NH3 那裡奪取一對電子,就落在它的範圍之外。

NH3 + H2O 得 NH4+ + OH-。這裡水是酸(給出質子,變成它的共軛鹼 OH-),氨是鹼(接受質子,變成它的共軛酸 NH4+)。一開始並不需要游離 OH-——氨是鹼,純粹因為它接受了質子。

水把質子給氨:一個看不見氫氧根試劑的酸鹼反應,正是阿瑞尼斯無法解釋的。

酸和鹼是角色,而非固定標籤。水對氨是酸,對 HCl 卻是鹼。一個物種究竟充當酸還是鹼,取決於它的對手。

又稱
proton-transfer definition质子理论質子理論