当孩子问「如何测试酸性和碱性」该如何回答?

2021-11-19知识

实话说，看到这个系列提问里有这样的问题，心里还是有点五味杂陈，如果孩子知道什么叫酸碱性的话，我想他大概率也应该知道如何测试酸碱性吧……

不知道小学生们是出于什么样的知识储备和好奇心提了这样的问题，不过这个问题确实看起来太初中生或者高中生的感觉了……就仿佛是一个小学生翻看到了自己哥哥姐姐的作业习题之后提出来的问题一样……

不过我们也还是可以来认真回答一下～

首先，当我们说酸性和碱性的时候，我们到底说的是什么？

实际上，在人类化学史上，人们对酸碱一共下过3次定义，每次下定义，也体现着人类对自然界认知的进一步加深。

1884年，瑞典的物理学家、化学家阿伦尼乌斯（Svante Arrhenius）认为 酸的本质就是氢离子 ，因此定义凡是 加到水里让水溶液的氢离子浓度增加的东西，都叫做酸 ，与之相对应的， 碱就是氢氧根，加到水里让其氢氧根浓度增加的东西就是碱 。PS：阿伦尼乌斯是个很伟大的科学家，是近现代物理化学的奠基人之一。要注意这里所提到的阿伦尼乌斯酸和阿伦尼乌斯碱都只是针对水溶液，也就是说，首先这个东西能溶于水，其次整个体系的溶剂必须是水。

之后的若干年里，大家慢慢感觉阿伦尼乌斯提出的酸碱理论局限性太强了，很多时候都只能凑合用，于是1923年，两位化学家Brønsted（丹麦）和Lowry（英国）分别独立提出了 质子才是酸碱反应过程中区分酸碱的根本 （当然，氢离子其实就是质子），对之前定义进行了优化： 酸碱反应中，提供质子的是酸，获得质子的是碱 ，这套理论叫质子酸碱理论（也叫Brønsted–Lowry酸碱理论），对应的叫质子酸和质子碱。这套理论其实已经和前面有很大不一样了，虽然表面看起来还是说氢离子（质子），但是实际上，很多此前认为是阿伦尼乌斯酸的东西，在一些特定条件下可能就会被认为是质子碱，因为这个讨论的基础是酸碱反应中，换句话说，如果不是一个特定的反应，就不能准确定义究竟是酸还是碱。举个例子：

H_{2}O+HCl=H_{3}O^{+}+Cl^{-}

水大家出于朴素观点，肯定不会觉得他是酸，也不会觉得他是碱，这就是受了阿伦尼乌斯酸碱理论影响的结果，但是在这个反应中，水就是碱，而HCl是酸……

而且质子酸碱理论不局限在水溶液中，因此也会有更多更离谱的例子可以举出，比如如果是在液氨里发生的酸碱反应，或者是一些有机酸碱的反应，或者是多元酸碱的反应，所定义的酸碱在大众看来或许就都很离谱……

同样是1923年，美国的物理化学家Gilbert N. Lewis也提出了另一套理论，路易斯酸碱理论，对应的称呼为路易斯酸和路易斯碱，这套理论认为 反应中区分酸碱的关键是电子 ，因此也进一步扩大了酸碱的范围， 反应中凡是得电子的就是路易斯酸，凡是失电子的就是路易斯碱 。

说了这么多，当我们讨论测试酸性和碱性的时候，我们认为的酸和碱其实大多数时候就是阿伦尼乌斯酸（碱），一些较特殊的场景下，讨论的内容可能也涉及质子酸碱理论。

通常我们使用pH值（potential of hydrogen或者power of hydrogen）来定义酸碱性，也就是大家所熟知的，常温下pH=7是中性，小于7是酸性，大于7是碱性，这个pH值本质上指的是氢离子的活度，当然，粗糙的理解为氢离子的浓度也是可以的～至于其检测方法也随精度的需要可以分为酸碱指示剂、广泛pH试纸，精密pH试纸，pH计等等～