第五章　酸碱平衡和酸碱滴定分析

第一节　酸碱质子理论

人们对酸碱的认识经历了一个由表及里、由低级到高级的过程。最初，人们认为具有酸味的物质是酸，能够抵消酸性物质的是碱。1884年阿伦尼乌斯（Svante August Arrhenius，Sweden）提出了近代的酸碱电离理论（ionic disassociation theory）。他认为：在水溶液中，解离出的阳离子全是H+的化合物为酸，解离出的阴离子全是OH—的化合物为碱。该理论对化学科学的发展起了积极作用，至今还被应用。但该理论存在一定的局限性，它把酸、碱仅局限于水溶液，因此，无法基于电离理论在无水和非水溶剂中无法定义酸和碱。如化合物NH4Cl、AlCl3的水溶液呈酸性，但化合物自身不解离出H+；Na2CO3、Na3PO4的水溶液呈碱性，但化合物自身不解离出OH-。然而，随后发展的酸碱质子理论、路易斯电子理论等对此给出了很好的解释，在此，仅介绍应用较为广泛的酸碱质子理论。

1923年，布朗斯特（Bronsted J N）和劳莱（Lowry T M）在酸碱电离理论的基础上，提出了酸碱质子理论。此理论定义：凡是能给出质子（H+）的物质就是酸，凡是能接受质子的物质就是碱；在一定条件下可以给出质子而在另一条件下又可以接受质子的物质，为两性物质（amphiprotic）。例如HCl、N等都是酸，因为它们都能给出质子；OH-、C等都是碱，因为它们都能接受质子；简而言之，酸是质子的给予体，碱是质子的接受体。HC、H2O、H2P、NH4Ac等为两性物质，因为它们既能给出质子又能接受质子。判断一种物质是酸还是碱，要在具体的环境中分析其发挥的作用。

按照酸碱质子理论，酸和碱并不是彼此孤立的，而是相互依存的。酸失去质子后就成为相应的碱，而碱接受质子后就成为相应的酸，这一关系可以表示为：

例如：

酸与碱之间的这种依赖关系称为共轭关系。相应的一对酸碱称为共轭酸碱对，即在共轭酸碱对中，酸与碱仅相差一个质子。如的共轭酸是；H2O的共轭酸是H3O+、共轭碱是OH-。酸越强（表示酸越容易释放H+），则其共轭碱越弱（表示共轭碱越难结合H+），反之亦然。

一个共轭酸碱对的质子得失反应，称为酸碱半反应。根据酸碱质子理论，酸碱平衡是两个共轭酸碱对共同作用的结果，酸碱反应的实质是质子的转移。例如HAc在H2O中的解离反应就是在HAc分子与H2O分子之间进行的质子转移：

HAc将质子传给了H2O，转化为它的共轭碱（Ac-）；而H2O得到质子后，转化为它的共轭酸（H3O+）。式中，H3O+称为水化质子，通常简写成H+。

上述酸碱反应可简化为：

再如：

HAc（酸1）+NH3（碱2） N（酸2）+Ac-（碱1）

HAc（酸1）+H2O（碱2） H3O+（酸2）+Ac-（碱1）

Ac-（碱1）+H2O（酸2） HAc（酸1）+OH-（碱2）

酸碱质子理论扩大了酸碱的范围，酸碱中和、解离和盐的水解反应均为质子的传递反应。

其中同种分子之间的质子转移，称为质子自递反应。例如水分子之间的质子转移：

H2O+H2OH3O++OH-

水的质子自递反应平衡常数，简称水的离子积，用表示，即：

若将H3O+简写成H+，则：

随着温度的升高而增大，22℃时=1.0×10-14。

注：平衡常数是无量纲的。在平衡常数表达式中各物质的浓度应该用其活度（有效浓度）来表示，但当溶液较稀时，常用其浓度来代替。=1mol·L-1，计算中通常将其省略，省略后不会影响数值，只会影响量纲。