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對“酸”與“堿”的認識


實驗室k / 2019-04-27

什么是“酸”?

       “酸”最早被定義,還是距今約三百五十年前的事情。

       英國的化學(xué)家羅伯特·玻義耳(1627~1691),于1660年闡述“‘酸’是指:一、有酸味;二、能溶解許多物質(zhì);三、能使植物性的色素(石蕊)變紅;四、與堿發(fā)生反應(yīng)后會失去所有性質(zhì)的物質(zhì)”。

       而“燃燒理論”的創(chuàng)立者法國化學(xué)家安托萬·拉瓦錫,則打開了近代化學(xué)之門,將“酸”的本質(zhì)研究,引導(dǎo)向?qū)ζ錁?gòu)成的元素的分析。拉瓦錫認為,具備“酸”性特征的元素為“酸性元素”。

       當時,人們認為“酸是由酸性氧化物與中性的水結(jié)合生成的物質(zhì)”。

       所以,“酸”一定含有“氧”,而“酸性”產(chǎn)生的原因,就是“氧”與元素的非金屬性導(dǎo)致的。

       因此,人們認為以食鹽和硫酸為原料制成的鹽酸,也一定是含“氧”的化合物,但是,鹽酸卻不含有“氧”,通過對氯化氫水溶液的分析,讓化學(xué)家們的疑惑變得更大了。

       像食醋、鹽酸等物質(zhì)帶有酸味兒,能使藍色的石蕊試紙變成紅色,可以溶解鋅和鐵等金屬生成氫氣。這樣的性質(zhì)就叫作“酸性”,而其化合物的水溶液,也會顯示出“酸性”。

酸性的共通性質(zhì)是什么?

       有機化學(xué)的鼻祖德國化學(xué)家尤斯圖斯·李比希(1803~1873),對“酸”的定義是“能被金屬元素置換出氫的化合物”。例如,“鋅”能與硫酸發(fā)生反應(yīng),生成硫酸鋅與氫氣。

       此時,硫酸中的“氫”就被“鋅”給置換出來了。酸性物質(zhì)中的“氫”被金屬置換出以后,就失去了原本的酸性,或者其酸性會變?nèi)酢R虼?,他認為“酸性”主要來源于“氫”元素。

       但是,并不是所有帶有“氫”的化合物都是呈酸性的。例如,甲烷(CH4)有4個“氫”原子,而乙醇(C2H5OH)則有6個“氫”原子,但是用金屬“鋅”都無法置換出其中的“氫”。

       這個問題在19世紀末,瑞典化學(xué)家斯萬特·阿倫尼烏斯(1859~1927)提出“電離說”理論時才被發(fā)現(xiàn)。

       根據(jù)阿倫尼烏斯的“電離說”理論,“酸”是指在水溶液中能提供氫離子的物質(zhì)。也就是說,一個物質(zhì)是否為“酸”,主要取決于構(gòu)成物質(zhì)的氫原子,能否在水溶液中發(fā)生電離并產(chǎn)生氫離子。

       “酸性”主要源于氫離子H+(準確地說,是水合氫離子H3O+)。最終,阿倫尼烏斯對“酸”的定義得到了肯定,現(xiàn)在,這一說法已得到了廣泛的普及。

“堿”與“鹽基”

       “鹽基”在化學(xué)上是與“酸”相對的物質(zhì)??膳c“酸”發(fā)生中和,生成鹽和水(也有不生成水的情況)。

       “鹽基(base)”就是“鹽的基本(base of salt)”的意思,表示其能與“酸”中和并產(chǎn)生出鹽。

       “堿(alkali)”原本是指大陸植物的灰燼(主要成分是“碳酸鈣”)以及海中植物的灰燼(主要成分是“碳酸鈉”)的統(tǒng)稱,是由阿拉伯人命名的。

       這里的“alkali”就是“灰燼”的意思。后來衍生為“鹽基中能溶于水中的物質(zhì)(氫氧化鈉氫氧化鈣等)”,而“堿”這種念法也開始推廣開來。主要用于表示“堿金屬”(元素周期表中ⅠA族“鋰”往下)、“堿土金屬”(元素周期表中ⅡA族“鈣”往下)等的氫氧化物。

 


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