酸鹼理論

『布－洛學說（Brønsted-Lowry Acid-Base Theory）』系列（二）－洛瑞（Lowry）建立酸鹼（Acids and Bases）學說始末
國立臺灣大學化學系林雅凡博士/國立台灣大學化學系李俊毅 責任編輯

丹麥化學家布忍斯特（Brønsted）和英國有機化學家湯瑪斯•馬丁•洛瑞（Thomas Martin Lowry, 1874-1936）同時異地提出「布－洛酸鹼學說」，然而促使這二位化學家提出這個理論的背景與因果，卻是截然不同。分別認識布忍斯特與洛瑞提出酸鹼理論的背景，將有助於我們能用不同的觀點，去了解「布－洛酸鹼學說」。

來自英國約克夏郡的洛瑞，提出酸鹼理論是源自他於有機化合物的「光學活性」之研究心得。他是一位相當熱情的物理有機學家，在跟隨阿姆斯壯教授（Prof. Armstrong）的多年間，阿姆斯壯教授對於洛瑞能用一些物理測量方法，得到有機化學中重要且精緻的數據相當激賞，洛瑞也因訓練而奠下紮實基礎。洛瑞於往後學術生涯挹注畢生心血，研究有機物質的旋光性（optical rotatory power）。他臨終前撰寫的最後一本書（出版於1935年）『旋光性（Optical Rotatory Power）』，正是一本集大成的著作，同時也成為這個領域的典範。

因著研究旋光性質，洛瑞進而探討『變旋（Mutarotation）現象』的發生機制與原因。透過對『變旋現象』的了解過程，這位物理有機學家提出了他對「酸鹼」的看法。

首先我們來談談什麼是「變旋」。

布-洛酸鹼學說 (The Brønsted-Lowry Acid Base Theory)
國立臺灣大學化學系林雅凡博士/國立臺灣大學化學系李俊毅責任編輯

西元1923年，丹麥化學家布忍斯特 (Johannes Nicolaus Brønsted, 1879-1947)與英國化學家洛瑞 (Thomas Martin Lowry, 1874-1936)，不約而同對阿瑞尼士 (Svante August Arrhenius, 1859-1927)的酸鹼理論提出相近的修正，拓展人們對酸鹼化學的認知，不只侷限於水溶液的狀態，是為「布-洛酸鹼學說 (The Brønsted-Lowry Acid Base Theory)」。

阿瑞尼斯與「電解分離」說（Arrhenius and Electrolytic Dissociation Theory）
國立臺灣大學化學系林雅凡博士/國立臺灣大學化學系李俊毅責任編輯

雖然德國有機分析生化學家來比錫（Justus von Liebig, 1803-1873）在獨到精闢的分析推論後，將「酸性物質」定義為含「氫」物質，對於「鹼性物質」的闡述卻仍一知半解。除了延續過去經驗，知道「鹼」為中和「酸」的物質之外，「中和反應」能以進行的箇中原因，對十九世紀中期的科學家來說，依然不明就裡。

柳暗花明又一村–阿瑞尼斯的酸鹼學說
西元1880年間，瑞典化學家阿瑞尼斯（Svante August Arrhenius, 1859-1927）在致力於分析測量多種物質水溶液濃度與導電度之間的關係後發現，酸、鹼、鹽等物質在越稀薄的溶液中，其莫耳導電度（molar conductivity）就越好；而強酸、強鹼的導電度，又比相同濃度的弱酸、弱鹼來得好，於是他在1884年所撰寫的博士論文中，大膽提出：「強酸、強鹼、及鹽類分子溶於水，會『裂開（split up）』，以陰離子、與陽離子存在於水中。」這樣的主張，引起當時科學界許多爭議，他的口試委員對其說法，大表不以為然。