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質子理論
1923年丹麥科學家J.N.布侖斯惕和英國科學家T.M.勞里同時提出酸鹼質子理論:酸(A)是具有給出質子傾向的物質,而鹼(B)是具有接受質子傾向的物質,例如:HA↔H+ +A- 其中A- 即為B,這樣相差一個質子的兩種物質(即HA和B)叫共軛酸鹼對。按照這個理論,HCl、H3PO4是分子酸,NH4+ 、Al(H2O)63+ 是陽離子酸,H2PO4- 是陰離子酸;而NH3是分子鹼,Al(OH)(H2O)2+ 則是陽離子鹼,H2PO4- 、Cl- 是陰離子鹼。有些物質(如H2PO4- )在某一共軛酸鹼對(如 H3PO4-H2PO4- )中是鹼,而在另一共軛酸鹼對(H2PO4- -HPO42- )中是酸。酸給出質子的傾向愈強,則其共軛鹼接受質子的傾向愈弱;若鹼接受質子的傾向愈強,則其共軛酸給出質子的傾向愈弱。
質子傳遞反應只能發生在兩個共軛酸鹼對之間:
酸鹼質子理論認為,阿倫尼烏斯理論中所謂的弱酸、弱鹼電離平衡,弱酸根、弱鹼根離子水解,中和反應,鹽的生成,水的自電離等都是質子傳遞反應(表1)。
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H2SO4+HNO3─→HSO4- +H2NO3+
質子理論把酸鹼範圍擴大了。質子酸實際上是質子和共軛鹼的加合物,酸鹼反應都可用質子傳遞來討論。路易斯酸鹼理論
1923年美國科學家G.N.路易斯從結構觀點提出廣義的酸鹼電子理論:給出電子對的物質是鹼,接受電子對的物質是酸,酸鹼結合成加合物(表2)。
按照路易斯理論,酸(A)和鹼(B)的反應如下:
① 雙取代反應(表3):表中所列A(1)是較強的酸,B(2)是較強的鹼,A(1):B(2)是較穩定的加合物,即酸鹼反應本質是,強酸和強鹼取代弱酸和弱鹼,生成配位鍵(見共價鍵)較強的加合物,這是配位鍵的調整而不是生成新的配位鍵。
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③ 酸取代反應:原先與H+結合的OH-轉為與CO2結合,又轉為與SO3結合。這種反應又稱親電取代反應。
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其他酸鹼理論
① 溶劑體系理論與水相似,許多溶劑能自電離,形成特徵的陽離子和陰離子:
Cs2SO3+SOCl2─→2SO2+2CsCl
Cs2SO3和SOCl2滴定,就像在水溶液中酸鹼滴定生成水一樣。溶劑體系適用於能解離的溶劑。② 烏沙諾維奇理論
又稱正負理論。1939年蘇聯科學家М.И.烏沙諾維奇提出:凡能與鹼反應,給出陽離子,接受陰離子或電子的物質是酸;凡能與酸反應,與陽離子結合,給出陰離子或電子的物質是鹼。這個理論幾乎包括所有路易斯理論的酸鹼反應,如:
Na2O+SO3─→2Na++SO娸
2Na+Cl2─→2Na++2Cl-
前一反應中的酸是SO3,因它得到O2-生成SO娸;後一反應中Na把電子給予Cl,所以Na是鹼。即氧化劑是酸,還原劑是鹼。烏氏酸鹼理論包括了氧化還原反應,適用範圍更廣。③ 勒克斯-弗勒德理論
1939年 H.勒克斯提出的,1947年經H.弗勒德發展的以“O2-”離子來定義酸鹼的理論。氧離子給予體是鹼,氧離子接受體是酸,如:
CaO+SO3─→CaSO4
式中CaO是鹼;SO3是酸。這種理論適用於含氧而不含質子的反應體系,主要用於熔融的氧化物體系。酸鹼食物合理搭配
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而所謂食物的酸鹼性,是說食物中的無機鹽屬於酸性還是屬於鹼性。
一般金屬元素鈉、鈣、鎂等,在人體內其氧化物呈鹼性,含這種元素較多的食物就是鹼性食物,如大豆、豆腐、菠菜、萵筍、蘿蔔、土豆、藕、洋蔥、海帶、西瓜、香蕉、梨、蘋果、牛奶等。
一些食物中含有較多的非金屬元素,如磷、硫、氯等,在人體內氧化後,生成帶有陰離子的酸根,屬於酸性食物。如豬肉、牛肉、雞肉、鴨、蛋類、鯉魚、牡蠣、蝦,以及麵粉、大米、花生、大麥、啤酒等。
因此,家常菜一定要注意酸、鹼食物的合理搭配,否則,進食酸性食物過多,可造成血液偏酸性。為中和這些酸性物質,又必然消耗體內大量的鈣、鎂等鹼性元素,而引起缺鈣等一系列症狀,如皮膚病、神經病,特別是在節假日裡,如果肉類較多,就更應該注意搭配一些新鮮蔬菜、水果等鹼性食物,以免造成機體酸鹼平衡失調。
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