酸和碱定义

酸和碱的定义

酸： 任何含氢的物质，能够将质子（氢离子）捐赠给其他化学物质的，都可视为酸。通常，酸味有助于识别酸性化学物质。酸的基本定义是，一个分子在失去 H+ 后仍能保持其能量有利性，则该分子可以捐赠 H+ 离子。酸能将蓝色石蕊试纸染成红色。

碱： 碱是一种能够接受酸的氢离子的分子或离子。另一方面，碱具有苦味和滑腻的质地。能够溶解在水中的碱称为碱金属。当这些化合物与酸发生化学反应时，会生成盐。碱能使红色石蕊试纸变蓝。

酸和碱的理论

为了定义酸和碱，提出了三种替代性假说。酸和碱的理论分别称为阿伦尼乌斯理论、布朗斯台德-洛里理论和刘易斯理论。本小节将对这些理论进行简要解释。有三种替代性假说可用于定义酸和碱：

1. 根据阿伦尼乌斯酸碱理论，酸在溶液中产生 H+ 离子，而碱在溶液中产生 OH- 离子。
2. 根据布朗斯台德-洛里理论，碱是质子受体，而酸是质子供体。
3. 最后，刘易斯酸碱定义将“酸描述为电子对受体，碱描述为电子对供体”。

酸和碱的 pH 值

pH 标度（pH 代表“氢的电位”）可用于确定物质酸度或碱度的数值。pH 标度是确定物质碱性或酸性最流行且可靠的方法。pH 标度范围从 0 到 14，0 代表最酸性，14 代表最碱性。

使用石蕊试纸是另一种确定化学物质是碱性还是酸性的方法。红色和蓝色石蕊试纸是两种能够区分酸和碱的石蕊试纸。红色是蓝色石蕊试纸上出现的颜色。在酸性条件下，蓝色石蕊试纸变红，在碱性或中性条件下，红色石蕊试纸变蓝。

酸和碱的性质

1. 酸的性质

• 酸容易生锈。
• 它们是有效的导电体。
• 它们的 pH 值永远不会大于 7。
• 这些化学物质与金属反应生成氢气。
• 酸有酸味。
• 例如：乙酸 [CH₃COOH]、硫酸 [H₂SO₄] 和盐酸。

2. 碱的性质

有些东西，比如难吃的味道，对每个人都有。此外，碱摸起来很滑。想象一下肥皂有多滑。这可以用作参考。此外，由于碱在溶液中由带电粒子组成，因此它们在浸入水中时会导电。

• 触摸时，它们会呈现出黄油般的质地。
• 当这些化合物溶解在水中时，会释放出氢氧根离子（OH- 离子）。
• 碱的水溶液是有效的导电体。
• 碱的 pH 值始终大于 7。
• 碱能使红色石蕊试纸变蓝，并有令人不快的味道。
• 例如：氢氧化钙、氢氧化镁（镁乳）和氢氧化钠 (NaOH)。

3. 中性物质

中性物质不改变石蕊试纸的颜色，既不显酸性也不显碱性，并且含有相同数量的氢离子和羟基离子。

• 这些化学物质不表现出任何酸性或碱性。
• 它们的 pH 值接近 7。
• 红色和蓝色石蕊试纸不受中性化学物质影响。
• 纯水的 pH 值恰好是 7。
• 例如：水、食盐 (NaCl)。

酸和碱的用途

本小节列出了酸和碱的各种应用

1. 酸的用途

1. 乙酸被稀释成醋，用于许多家庭用途。其主要应用是作为食品防腐剂。
2. 柠檬汁和橙汁都以柠檬酸为主要成分。此外，它还可以用于食品保鲜。
3. 酸性硫酸盐常用于电池。这种酸通常存在于用于启动汽车发动机的电池中。
4. 硫酸和硝酸用于化肥、油漆、染料和炸药的工业生产。
5. 磷酸是许多软饮料的重要成分。

2. 碱的用途

1. 氢氧化钠用于生产肥皂和纸张。NaOH 也用于生产人造丝。
2. 漂白粉是用氢氧化钙（也称为熟石灰或 Ca(OH)₂）生产的。
3. 氢氧化钙用于生产用于绘画和装饰的干粉混合物。
4. 泻药通常含有氢氧化镁，俗称镁乳。它也是一种抗酸剂，因为它能降低人体胃部过多的酸性。
5. 在实验室中，氢氧化铵是一种必需的试剂。
6. 使用熟石灰有助于中和土壤中过多的酸性。

根据阿伦尼乌斯理论的酸和碱

1. 瑞典化学家斯万特·奥古斯特·阿伦尼乌斯将酸定义为溶于水时能提高其 H+ 离子浓度的化合物。
2. 这些质子与水分子结合形成水合氢离子（H₃O+）。
3. 相应地，根据阿伦尼乌斯碱的定义，碱是溶于水时能提高 OH^- 量的化合物。
4. 该假说的优点在于成功解释了酸和碱如何反应生成盐和水。
5. 阿伦尼乌斯酸碱定义的一个重大缺陷是，无法解释像 NO^2- 和 F^- 这样的化合物，它们不含氢氧根离子，却能在水中溶解形成碱性溶液。

布朗斯台德-洛里酸碱假说

1. 根据布朗斯台德-洛里理论，酸是质子供体。
2. 布朗斯台德酸产生质子，从而增加溶液中 H+ 离子的数量。
3. 相反，布朗斯台德碱从溶剂水中接受质子，生成氢氧根离子。
4. 布朗斯台德-洛里酸碱定义的优点在于能够解释离子物质的酸性或碱性特征。
5. 该理论未能解释 BF₃ 和 AlCl₃ 等不含氢的化学物质的酸性特征，这是一个关键弱点。
6. 根据这一假说，碱是质子受体（或 H+ 离子受体）。

共轭酸和碱

1. 根据布朗斯台德-洛里理论，酸是能够给出 H+ 的物质，而碱是能够接受 H+ 的物质。
2. 共轭酸碱对由相差一个质子的酸和碱组成。
3. 当一个碱获得一个质子时，会形成共轭酸；当一个酸失去一个质子时，会形成共轭碱。

根据刘易斯的酸和碱

1. 根据刘易斯定义，酸是一种具有开放轨道，因此能够接受一对电子的物质。
2. 刘易斯碱是一种能够作为电子对供体的物质，因为它拥有一对孤对电子。
3. 该理论没有根据氢原子来定义酸和碱。
4. 刘易斯碱呈亲核性，而刘易斯酸呈亲电性。
5. 刘易斯酸包括 Cu²⁺、BF₃ 和 Fe³⁺。刘易斯碱包括 F^-、NH₃ 和 C₂H₄（乙烯）。
6. 当刘易斯酸接受来自刘易斯碱的电子对时，会形成配位共价键。由此产生的物质称为刘易斯加合物。
7. 这个概念有一个显著的优点，即能够将许多物质归类为碱或酸。然而，它需要揭示这些酸和碱的强度。这便是其缺点之一。
8. 该理论的缺点之一是它无法解释那些不产生配位共价键的酸碱反应。

酸和碱的区别

1. 当溶于水时，任何生成氢离子浓度高于纯水的溶液的化学物质都被认为是酸。然而，碱是能够吸收氢离子的水性物质。
2. 碱依赖于氢氧根离子的浓度，而酸依赖于水合氢离子的浓度。
3. 酸可以以固体、液体或气体的形式出现。它们也会有酸味。然而，碱摸起来既滑又硬（氨气除外，它是气态的）。味道会是苦的。
4. 水和酸结合时会释放氢离子（H+）。相比之下，碱和水结合时会释放氢氧根离子（OH-）。
5. 碱使红色石蕊试纸变蓝，而酸使蓝色石蕊试纸变红。

关于酸和碱的一些事实

为了帮助您更深入地了解酸、碱和 pH 值，这里有十个关于碱和酸的事实

1. 任何含有水并且是水性的液体都可以分为酸性、碱性或中性。油或其他非水性液体不适用酸和碱。
2. 酸和碱有不同的含义，但在化学反应中，酸可以接受一对电子或捐赠一个氢离子或质子，而碱则可以做相反的事情。
3. 强酸和强碱、弱酸和弱碱具有不同的性质。在水中，强酸或强碱会分解成离子。如果化学物质部分解离，则是弱酸或弱碱。酸或碱的强度与其腐蚀性无关。
4. 溶液的酸度或碱度是通过 pH 标度测量的。pH 标度范围从 0 到 14，7 为中性，pH 小于 7 的为酸，pH 大于 7 的为碱。
5. 当酸和碱相互作用时，会发生中和反应。反应会产生盐和水，并将溶液的 pH 值拉近中性。
6. 用未知物质润湿石蕊试纸是确定它是酸还是碱的常见方法。“石蕊试纸”是一种用许可证提取物处理的纸，其颜色会根据 pH 值而变化。酸使石蕊试纸变红，而碱使石蕊试纸变蓝。中性化学物质不会改变纸张的颜色。
7. 酸和碱都能导电，因为它们在水中会分解成离子。
8. 可以通过味道和触感来区分溶液的酸性或碱性，而不能仅仅通过外观。但是，您不应该通过品尝或触摸化学品来测试它们，因为酸和碱都可能具有腐蚀性。酸和碱都会引起化学灼伤。碱味苦，摸起来滑腻或像肥皂，而酸通常味酸，摸起来干燥或涩。醋（稀乙酸）和苏打粉溶液（稀释的碳酸氢钠 - 一种碱）是两种常见的家用酸和碱，您可以进行测试。
9. 在人体内，酸和碱起着至关重要的作用。例如，为了消化食物，胃会分泌 HCl 或盐酸。为了在中和胃酸进入小肠之前，胰腺会分泌一种富含碱性碳酸氢盐的液体。

金属与酸、碱会发生反应。金属与酸反应会释放氢气。当碱与金属（如锌和氢氧化钠 (NaOH)）结合时，有时会产生氢气。碱与金属之间的另一种常见反应是复分解反应，这可能导致氢氧化物沉淀。