1.5 有机化学中的酸碱概念
有机反应中有许多酸碱反应。在有机反应中应用最多的，也是最重要的是Brønsted -Lowry提出的酸碱质子理论和Lewis酸碱电子理论。熟悉有机酸碱概念有助于正确理解有机反应。
1.5.1 Brønsted-Lowry酸碱理论
丹麦的J. N. Brønsted （1879—1947）和英国的T. M. Lowry （1874—1936）分别提出了酸碱质子理论，称为Brønsted-Lowry酸碱理论。该理论认为，凡能给出质子（H+）的物质都是酸，能接受质子的物质都是碱。也就是说酸是质子的给予体，碱是质子的接受体。
Brønsted-Lowry酸碱质子理论揭示了酸与碱两者相互转化和相互依存的关系。酸释放出质子后剩余的部分，即产生的酸根，称为该酸的共轭碱（conjugate base）。碱接受质子后变为酸，称为该碱的共轭酸（conjugate acid）。酸越强，其共轭碱越弱；同样，碱越强，其共轭酸越弱。在酸碱反应中平衡总是有利于由较强的酸和较强的碱生成较弱的酸和较弱的碱。
酸碱的概念是相对的。某一分子或离子在某一反应中表现为酸，在另一反应中也可能为碱。化合物的酸性强度通常用酸在水中的离解常数Ka或其负对数pKa表示。Ka值越大或pKa越小，酸性越强，这也意味着在同一浓度下，离解的能力较强。一般Ka>1或pKa<0为强酸；Ka<10-4或pKa>4为弱酸。
同样，化合物的碱性强度可用碱在水中的离解常数Kb或其负对数pKb表示。Kb越大或pKb越小，碱性越强。另外，也可用碱的共轭酸的酸离解常数Ka或其负对数pKa表示。但需要要注意的是，pKa值越大，碱性越强。
由于Ka与Kb的乘积是一常数，较强的酸即代表较弱的共轭碱；较弱的酸，则代表较强的共轭碱。用Kw表示［H3O+］［OH-］，称为水的离子积。在一定温度下，水中的［H3O+］与［OH-］的乘积为一常数。24℃时Kw值为1.0×10-14。因此，在水溶液中，酸的pKa与其共轭碱的pKb之和为14。例如，盐酸的pKa=-7，为强酸，其共轭碱Cl-的pKb=21，为弱碱。乙酸的pKa=4.76，为弱酸，其共轭碱乙酸根CH3C
的pKb=9.24，为强碱。
思考题
1-4 试按由强到弱的顺序，排列下列化合物或离子的酸性强度。
CH3COOH H2O NH3 CH4 HF H3O+
1-5 试按由强到弱的顺序，排列下列化合物或离子的碱性强度。
CH3COO- C
N
F- OH- H2O
1.5.2 Lewis酸碱理论
Brønsted质子酸碱理论有一定的局限性，只适用于包含质子转移的反应。G. N. Lewis从化学键理论出发，提出了一个适用面更广的酸碱理论，称为Lewis酸碱理论。按照Lewis的酸碱定义，酸是能接受一对电子形成共价键的物质，碱是能够提供一对电子而形成共价键的物质。换句话说，酸是电子对的接受体，而碱则是电子对的给予体。
凡是缺电子的分子、原子和正离子等都属于Lewis酸。例如，BF3分子中的硼原子，其外层只有六个电子，可以再接纳一对电子以达到稳定的八隅体电子结构，因此BF3是一个Lewis酸。Lewis酸通常是一些具有空轨道的物质。因此，在有机反应中，除质子外，还包括一些金属正离子、碳正离子、缺电子的化合物，即能表现为亲电试剂的物质，都是Lewis酸。H+、Ag+、BF3、AlCl3、SnCl4、ZnCl2、FeCl3等都是常见的Lewis酸。
Lewis碱通常是具有孤对电子的化合物和含有π电子的不饱和化合物。前者如醇、胺、醚、硫醇、硫醚等，后者如烯烃、芳烃等。RO-、RS-、OH-、R2N-、卤素负离子等，也能提供电子对，属于Lewis碱。因此，Lewis碱通常是能表现为亲核试剂的物质。
Lewis酸与Lewis碱可以反应，生成的产物称为配合物或加合物。例如Lewis酸三氟化硼能与氨或硫醚这样的Lewis碱结合。
软硬酸碱理论虽然得到了广泛重视，对其定量标度有许多研究，但迄今缺乏统一的标准。一般按照软硬酸碱理论进行大致的分类。普通化学中对此已有介绍，这里不再赘述。
思考题
1-6 下列哪些化合物能与AlCl3结合？
甲烷 Br2 乙醚 Cl-