有机化学领域里,酸碱通常依照布朗斯特的定义来理解,任何能够释放质子的分子或离子都属于酸,而任何能与质子相结合的分子或离子则属于碱,具体内容可参考表1-3,这一理论也称作酸碱质子学说。
表1-3 一些布朗斯特酸碱
依照布朗斯特酸碱理论,酸失去氢离子后的残余物即为碱,而碱得到氢离子后则转变为酸,两者间存在一种相互转化的关联,这种配对现象称作共轭现象。
等式中右侧的碱是左侧酸的对应碱;左侧的酸也是右侧碱的对应酸。两者之间存在关联,构成酸碱组合。很明显,酸中包含碱,碱中也含有酸,双方相互依存,并能相互转变。酸若越强,其对应碱就越弱;酸若越弱,其对应碱就越强。盐酸属于酸性物质,释放出氢离子后剩余的部分氯离子是盐酸的共轭碱;相对而言,氯离子与氢离子结合时则形成其共轭酸盐酸。盐酸在水中能够充分释放质子(与水分子作用),因此作为酸,它表现出强酸性特征;水分子在此情境下作为碱,显示出强碱性,其碱性强于氯离子,由此可见氯离子属于弱碱性物质。
1.4.2 路易斯酸碱概念
化学领域广泛采纳路易斯(G.N.Lewis)阐述的酸碱理论,依据该理论,所有能够提供电子对的化学物质归类为碱,所有能够接收电子对的化学物质归类为酸。依照此分类标准,路易斯碱与布朗斯特碱的概念等同。以氨气为例,该物质能够接纳质子,故属于布朗斯特碱;当氨气与氢离子结合时,其氮原子会贡献一对电子与氢离子形成化学键,因此该物质也符合路易斯碱的界定。路易斯酸与布朗斯特酸存在差异。依据布朗斯特理论,HCl和H2SO4均属于酸,然而依照路易斯学说,它们本身并非酸,而是它们释放出的质子才是酸。另一方面,部分物质在布朗斯特理论中不被视为酸,但在路易斯理论中却是酸。比如,有机化学领域常用的BF3和ACl3,因含有未填满的空价层轨道,均符合路易斯酸的定义,具体可参见表1-4。
表1-4 几个常见的路易斯酸和路易斯碱
布朗斯特酸碱学说属于专门针对质子的理论,而路易斯酸碱学说则涵盖了更广泛的电子层面,这两种理论都有各自的长处和短处。通常情况下,有机化学文献中提及的酸碱概念多指布朗斯特酸碱,若要讨论路易斯酸碱的相关内容,则会明确说明涉及的是路易斯酸碱类型。