质子酸

酸碱质子理论，又称布仑斯惕-劳里酸碱理论（英语：Brønsted–Lowry acid–base theory），是丹麦化学家约翰内斯·尼古劳斯·布仑斯惕和英国化学家托马斯·马丁·劳里于1923年各自独立提出的一种酸碱理论。该理论认为：凡是可以释放质子（氢离子，H+）的分子或离子为酸（布仑斯惕酸），凡是能接受氢离子的分子或离子则为碱（布仑斯惕碱）。当一个分子或离子释放氢离子，同时一定有另一个分子或离子接受氢离子，因此酸和碱会成对出现。酸碱质子理论可以用以下反应式说明：酸在失去一个氢离子后，变成共轭碱；而碱得到一个氢离子后，变成共轭酸。以上反应可能以正反应或逆反应的方式来进行，不过不论是正反应或逆反应，均维持以下的原则：酸将一个氢离子转移给碱。在上式中，酸和其对应的共轭碱为一组共轭酸碱对。而碱和其对应的共轭酸也是一组共轭酸碱对。水是两性物质，因此依反应物的不同，水可能是酸（释放质子），也可能是碱（接受质子）。例如在水和乙酸的反应中，水扮演碱的角色：生成物之一的乙酸根离子 CH3COO− 是乙酸的共轭碱，而水合氢离子 H3O+ 则是水的共轭酸。而在水和氨的反应中，水扮演酸的角色，其反应式如下：水提供一个氢离子给氨，而氢氧根离子则是水的共轭碱。强酸（如盐酸）会完全解离，而弱酸（如乙酸）只会部分解离。酸度系数 pKa 是酸解离程度的指标，也可用来判断酸的强弱。许多的化合物均可以依酸碱质子理论的方式，依其和水反应的情形，分类为酸或碱：如无机酸以及其衍生物（如磺酸、磷酸）、羧酸、胺、碳负离子、 1,3-二酮（如乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯、米氏酸）...等。路易士碱可以提供电子对，若此电子对可以和氢离子键结，则此路易士碱也是布仑斯惕碱。因此酸碱质子理论也可以适用在非水溶液的情形。一个给电子溶剂 S 可以用以下的方式接受氢离子：在酸碱化学中典型的给电子溶剂，如二甲基亚砜或液氨，都有一个有孤对电子的氧原子或氮原子，可以和氢离子键结。有些路易士酸除了可以接收电子对外，也是布仑斯惕酸。如铝离子 Al3+ 可以从水分子接受电子对，如以下的反应式反应所生成的水合铝离子为弱的布仑斯惕酸：全反应可以视为铝离子的水解。不过并非所有的路易士酸都会产生对应的布仑斯惕酸，如镁离子也是路易士酸，可和六个水分子结合为水合镁离子但此例中没有氢离子的转移，因为水合镁离子的Ka很小（Ka ~ 10−11），所释放的氢离子很少，可以忽略不计。硼酸可以用来说明一个在水中不会解离的布仑斯惕酸，仍然可以提供氢离子给水（在此为一种布仑斯惕碱）。其反应为硼酸在反应中为路易士酸，从一个水分子接收电子对，再提供一个氢离子给另一个水分子，因此也是布仑斯惕酸。