酸碱模型的限制：HSC 化学解析
比较 Arrhenius、Brønsted-Lowry 与 Lewis 酸碱模型，了解各模型能解释哪些反应，以及它们各自的适用界限。
干燥的氯化氢气体和干燥的氨气可以反应生成氯化铵。这个反应不需要水。
现在试著预测一下。如果酸只被定义为「在水中产生 \(\mathrm{H}^{+}\) 的物质」，这个定义能解释以下反应吗？
\[ \ce{HCl(g) + NH3(g) -> NH4Cl(s)} \]
不能很好地解释。这个定义非常适合许多在水中进行的反应，但这个反应根本没有水参与。
这就是酸碱模型会随时间改变的原因。化学家并不是因为旧有定义毫无用处，才不断发明新的定义。当他们发现现有模型无法清楚描述某些反应时，才会修改模型。
因此，真正有用的问题不是「哪一个酸碱模型才是正确的？」而是：
每一个模型能解释什么，又在哪里失效？
01当证据不再符合时，酸碱模型便会改变
早期的化学家知道酸具有一些容易辨认的共同性质。酸有酸味，会和某些金属及碳酸盐反应，也会使指示剂变色。问题在于如何解释这些现象。
Antoine Lavoisier 注意到，当时许多已知的酸都含有氧。硫酸 \(\ce{H2SO4}\) 和硝酸 \(\ce{HNO3}\) 都符合这个情况。因此，怀疑氧是造成酸性的原因，在当时是合理的。
但像盐酸这类物质便造成了问题。氯化氢 \(\ce{HCl}\) 能形成酸性溶液，却完全不含氧。
Humphry Davy 的研究帮助确立了「酸性并不需要氧」这一点，并把注意力转向氢。然而，只看物质的组成仍然不够。甲烷 \(\ce{CH4}\) 含有氢，但它的行为显然不像盐酸。
这种失败指出了科学思维的一项重要转变：化学家不再只问酸「含有什么」，而开始问它在反应中「做了什么」。
02Arrhenius：观察水中形成的离子
Arrhenius 模型著重于水溶液。
在 HSC 程度中，可以用以下方式理解：
- Arrhenius 酸会增加水中 \(\mathrm{H}^{+}\) 的浓度
- Arrhenius 碱会增加水中 \(\ce{OH-}\) 的浓度
在水中，写出单独的 \(\mathrm{H}^{+}\) 只是一种简写。质子不会单独存在于水溶液中。我们通常以水合氢离子 \(\ce{H3O+}\) 表示它与水的作用。
以盐酸为例：
\[ \ce{HCl(aq) + H2O(l) -> H3O+(aq) + Cl-(aq)} \]
\(\ce{H3O+}\) 的浓度增加，因此 HCl 表现为 Arrhenius 酸。
以氢氧化钠为例：
\[ \ce{NaOH(s) -> Na+(aq) + OH-(aq)} \]
\(\ce{OH-}\) 的浓度增加，因此 NaOH 是 Arrhenius 碱。
当题目涉及水溶液、pH 或中和反应时，这个模型非常实用。
例题：Arrhenius 理论如何解释盐酸？
在水中配制一份浓度为 \(0.0200\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\) 的 HCl 溶液。假设 HCl 完全电离。利用 Arrhenius 模型解释它的酸性行为，并求出水合氢离子的浓度。
步骤 1
我们需要判断 HCl 是否会增加水中 \(\ce{H3O+}\) 的浓度。
\[ \ce{HCl(aq) + H2O(l) -> H3O+(aq) + Cl-(aq)} \]
步骤 2
一莫耳 HCl 会产生一莫耳 \(\ce{H3O+}\)。
因此，
\[ [\ce{H3O+}] = 0.0200\ \mathrm{mol\,L^{-1}} \]
步骤 3
HCl 是 Arrhenius 酸，因为它与水反应时会增加 \([\ce{H3O+}]\)。这项计算也显示出 Arrhenius 模型为何对水溶液化学如此实用：它把酸直接连结到一项可测量的溶液性质。
03Arrhenius 模型在哪里遇到困难
可以把 Arrhenius 模型想像成一名有非常明确宾客名单的门卫。
它会问：「我们是不是在水中，而且是否正在产生 \(\ce{H3O+}\) 或 \(\ce{OH-}\)？」
在这场以水为主题的派对上，这套规则很好用。问题是，并非所有酸碱反应都在这里发生。
回到：
\[ \ce{HCl(g) + NH3(g) -> NH4Cl(s)} \]
即使没有水溶液，HCl 仍会把一个质子转移给氨。Arrhenius 理论并不是为了描述这种反应而设计的。
氨也揭示了过度简化 Arrhenius 理论所带来的另一个较小问题。氨本身不含 \(\ce{OH-}\)，但它在水中却会产生氢氧根离子：
\[ \ce{NH3(aq) + H2O(l) <=> NH4+(aq) + OH-(aq)} \]
较广义的 Arrhenius 描述仍然可以把氨称为碱，因为它增加了 \([\ce{OH-}]\)。然而，简单地说「碱含有 \(\ce{OH-}\)，并解离形成 \(\ce{OH-}\)」并不能解释实际上发生了什么。
如果我们追踪的是质子本身，这个反应就更容易理解。
04Brønsted-Lowry：追踪质子
1923 年，Johannes Brønsted 和 Thomas Lowry 各自独立提出了一种更广泛描述酸碱反应的方法。
Brønsted-Lowry 酸是质子供体。
Brønsted-Lowry 碱是质子受体。
这里的质子是指 \(\mathrm{H}^{+}\)。
现在再次考虑氨在水中的反应：
\[ \ce{NH3 + H2O <=> NH4+ + OH-} \]
实际移动的是哪一种粒子？
一个质子从 \(\ce{H2O}\) 移动到 \(\ce{NH3}\)。
所以：
- \(\ce{H2O}\) 提供 \(\mathrm{H}^{+}\)，因此是 Brønsted-Lowry 酸
- \(\ce{NH3}\) 接受 \(\mathrm{H}^{+}\)，因此是 Brønsted-Lowry 碱
反应物与生成物之间透过质子转移彼此相关：
\[ \ce{H2O -> OH-} \]
以及
\[ \ce{NH3 -> NH4+} \]
这些彼此相关的物种称为共轭酸碱对。
这些配对是：
- \(\ce{H2O/OH-}\)
- \(\ce{NH4+/NH3}\)
如果你需要更多辨认这些配对的练习，tutorgum 的 Brønsted-Lowry 酸碱指南会更详细地说明这套方法。
例题：没有水参与的酸碱反应
氯化氢气体与氨气反应：
\[ \ce{HCl(g) + NH3(g) -> NH4Cl(s)} \]
解释为什么 Brønsted-Lowry 模型比 Arrhenius 模型更能成功描述这个反应。
步骤 1
HCl 可以失去一个质子：
\[ \ce{HCl -> H+ + Cl-} \]
氨可以接受这个质子：
\[ \ce{NH3 + H+ -> NH4+} \]
步骤 2
HCl 提供质子，因此 HCl 是酸。
\(\ce{NH3}\) 接受质子，因此 \(\ce{NH3}\) 是碱。
其共轭物种为 \(\mathrm{Cl}^{-}\) 和 \(\ce{NH4+}\)。
步骤 3
这里没有水溶液。因此，这个反应超出了 Arrhenius 模型通常的适用范围。
步骤 4
Brønsted-Lowry 理论不要求必须有水。它描述了反应粒子之间实际发生的事件：质子由 HCl 转移到 \(\ce{NH3}\)。
这是一个适用范围更广的模型，并不代表 Arrhenius 理论突然变成错误的。
05酸和碱是角色，不是永久的标签
Brønsted-Lowry 模型引入了另一个重要概念。一个粒子的角色可能取决于它正在与什么物质反应。
考虑碳酸氢根离子 \(\ce{HCO3-}\)。
与水合氢离子反应时：
\[ \ce{HCO3- + H3O+ -> H2CO3 + H2O} \]
此时，\(\ce{HCO3-}\) 接受一个质子并形成 \(\ce{H2CO3}\)。它扮演碱的角色。
但与氢氧根反应时：
\[ \ce{HCO3- + OH- -> CO3^2- + H2O} \]
现在 \(\ce{HCO3-}\) 提供一个质子。它扮演酸的角色。
既能提供质子，又能接受质子的物种称为两性质子物种。
水是另一个重要例子。
与 HCl 反应时：
\[ \ce{HCl + H2O -> H3O+ + Cl-} \]
水接受一个质子，因此扮演碱的角色。
与氨反应时：
\[ \ce{NH3 + H2O <=> NH4+ + OH-} \]
水提供一个质子，因此扮演酸的角色。
一个常见错误是死记「水是中性的」，然后认为水不能是酸或碱。中性指的是纯水中酸性与碱性物种的整体浓度关系。它并不妨碍个别水分子在反应中提供或接受质子。
06Brønsted-Lowry 的适用范围更广，但仍然有界限
假设氨与三氟化硼反应：
\[ \ce{BF3 + NH3 -> BF3NH3} \]
试著找出被转移的质子。
并没有质子被转移。
这表示 Brønsted-Lowry 模型无法把它分类为酸碱反应。然而，这里确实发生了某种非常类似酸碱行为的作用：氨把一对孤电子对提供给缺电子的硼。
这就是 Lewis 模型开始派上用场的地方。
07Lewis 理论：追踪电子对
Gilbert Lewis 在 1923 年提出了另一种酸碱模型。
Lewis 酸接受一对电子。
Lewis 碱提供一对电子。
在反应
\[ \ce{BF3 + NH3 -> BF3NH3} \]
中，\(\ce{NH3}\) 的氮原子具有一对孤电子对。它把这对电子提供给硼。
因此：
- \(\ce{NH3}\) 是 Lewis 碱
- \(\ce{BF3}\) 是 Lewis 酸
不需要发生质子转移。
在 HSC 化学中，Arrhenius 和 Brønsted-Lowry 理论通常是分析水溶液酸碱反应时最实用的模型。Lewis 理论在这里的价值，在于它能清楚显示以质子转移为基础的模型有什么界限。
08这些模型如何彼此配合
对于 HSC 化学通常讨论的反应，可以把这些模型想成具有逐步扩大的适用范围。
| 模型 | 主要问题 | 酸 | 碱 | 主要优点 | 重要限制 |
|---|---|---|---|---|---|
| 早期的组成观点 | 物质由什么组成？ | 与氧或氢等特定元素相关 | 没有一般性的现代定义 | 为当时已知物质提供可检验的解释 | 单靠组成无法解释所有酸性行为 |
| Arrhenius | 水中的离子发生什么变化？ | 增加水中 \(\ce{H3O+}\) | 增加水中 \(\ce{OH-}\) | 对水溶液、pH 和中和反应非常实用 | 只限于水溶液中的行为，而且对质子转移只提供有限的描述 |
| Brønsted-Lowry | 谁在转移质子？ | 质子供体 | 质子受体 | 能解释共轭酸碱对、两性质子物种及水以外的反应 | 无法描述不涉及质子转移的酸碱反应 |
| Lewis | 谁在转移电子对？ | 电子对受体 | 电子对供体 | 包含不涉及质子的酸碱作用 | 范围太广，因此对水溶液 pH 和质子转移平衡的题目往往不够直接 |
现在，前面的门卫比喻需要修正一点。这些模型并不是彼此竞争的俱乐部，不是每个反应只能从其中一扇门进去。
同一个反应可以同时符合多个模型。
例如：
\[ \ce{HCl + H2O -> H3O+ + Cl-} \]
可以用 Arrhenius 理论描述，因为 \([\ce{H3O+}]\) 增加了。
它也可以用 Brønsted-Lowry 理论描述，因为 HCl 把一个质子转移给水。
在更广泛的层次上，也可以用 Lewis 理论解释，因为水利用一对电子与进入的质子形成键。
这个比喻会失效，是因为科学模型之间可以互相重叠。每一个模型只是选择同一事件中的不同特征作为焦点。
09适用范围更广的模型，不会自动令旧模型失去用途
很容易会写出：
Lewis 理论较新，而且适用范围更广，所以它是最好的酸碱模型。
说它「适用范围更广」是有根据的。但若不说明要解决的是什么问题，就直接说「最好」，并不恰当。
假设你想预测 HCl 溶液的 pH。Arrhenius 的表述会让你很快找到相关的量：\([\ce{H3O+}]\)。
假设你想辨认共轭酸碱对。Brønsted-Lowry 理论会更有启发性，因为它要求你追踪质子的转移。
假设 \(\ce{BF3}\) 与 \(\ce{NH3}\) 反应，而且没有质子参与。Lewis 理论可以描述前两个模型无法描述的现象。
当一个模型的假设与题目相符时，它就是有用的。
这也是值得保留的一种普遍科学思维习惯：不要只问一个模型是简单还是精密。应该问它能解释哪些证据，以及它需要哪些假设。
10酸碱模型分类的是行为，而不是酸的强度
另一个常见错误，是把酸的定义与酸的强度混为一谈。
Brønsted-Lowry 理论告诉你，HCl 和乙酸都可以提供质子。
但单靠这个理论，并不能告诉你它们在水中提供质子的程度是否相同。
例如：
\[ \ce{HCl + H2O -> H3O+ + Cl-} \]
在一般稀水溶液条件下，这个反应基本上会完全进行。
乙酸则会建立平衡：
\[ \ce{CH3COOH + H2O <=> H3O+ + CH3COO-} \]
在任何一个时刻，只有一部分乙酸分子会提供它们的质子。
这两种物质都符合 Brønsted-Lowry 对酸的定义。要描述它们不同的酸强度，还需要平衡概念，通常会涉及 \(K_a\)。
这是另一个值得清楚指出的限制：酸碱模型告诉你什么行为算是酸碱行为。若要判断反应进行到什么程度，还需要额外的定量概念。
11实用的模型选择规则
当考试题目给你一个酸碱反应时，不要立刻搜寻脑中背过的定义。先观察到底发生了什么变化。
- 如果重点是水溶液中的 \(\ce{H3O+}\)、\(\ce{OH-}\)、pH 或一般中和反应，Arrhenius 的表述可能已经足够。
- 如果一个质子从某物种移动到另一个物种，使用 Brønsted-Lowry 理论。追踪质子，并找出共轭酸碱对。
- 如果没有质子移动，但一个物种接受另一个物种提供的电子对，Brønsted-Lowry 已达到它的界限。此时 Lewis 描述可能适用。
- 如果题目问的是酸强度，只有定义并不足够。你还需要 \(K_a\)、pH 或电离程度等平衡资讯。
这种判断过程，比死记一条历史时间线，再希望题目刚好与它吻合更实用。
12问题与解答
问题 1
一名学生把 \(5.00 \times 10^{-3}\ \mathrm{mol}\) 的 HCl 溶于足量的水中，配制成 \(250.0\ \mathrm{mL}\) 溶液。假设完全电离。
计算 \([\ce{H3O+}]\)，然后解释 Arrhenius 和 Brønsted-Lowry 理论如何分别描述 HCl 的酸性行为。
解答 1
水合氢离子的浓度为 \(2.00 \times 10^{-2}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\)；Arrhenius 理论描述 \(\ce{H3O+}\) 浓度的增加，而 Brønsted-Lowry 理论则描述 HCl 向水转移质子的过程。
首先把体积换算成公升：
\[ 250.0\ \mathrm{mL} = 0.2500\ \mathrm{L} \]
HCl 的浓度为
\[ c=\frac{n}{V} =\frac{5.00\times10^{-3}\ \mathrm{mol}}{0.2500\ \mathrm{L}} =2.00\times10^{-2}\ \mathrm{mol\,L^{-1}} \]
HCl 完全电离：
\[ \ce{HCl + H2O -> H3O+ + Cl-} \]
HCl 与 \(\ce{H3O+}\) 的莫耳比为 \(1:1\)，所以
\[ [\ce{H3O+}] = 2.00\times10^{-2}\ \mathrm{mol\,L^{-1}} \]
以 Arrhenius 的观点来说，HCl 是酸，因为它会增加水中 \([\ce{H3O+}]\)。
以 Brønsted-Lowry 的观点来说，HCl 是酸，因为它提供一个质子，而 \(\ce{H2O}\) 是碱，因为它接受这个质子。
一个很容易采用的捷径，是认为 Arrhenius 和 Brønsted-Lowry 提供了两种不同解释，因此其中一个必定是错的。其实，它们是在描述同一反应的不同层次。Arrhenius 著重于水溶液中产生的离子；Brønsted-Lowry 则著重于产生这些离子的粒子转移过程。
问题 2
配制两份浓度皆为 \(0.100\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\) 的溶液，一份含有 HCl，另一份含有乙酸 \(\ce{CH3COOH}\)。
乙酸的 \(K_a=1.8\times10^{-5}\)。
假设 HCl 完全电离；对乙酸而言，令平衡时的 \(x=[\ce{H3O+}]\)。
计算两份溶液中近似的 \([\ce{H3O+}]\)。然后解释为什么 Brønsted-Lowry 理论可以把这两种物质都分类为酸，却无法预测它们水合氢离子浓度之间如此巨大的差异。
解答 2
HCl 产生约 \(0.100\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\) 的 \(\ce{H3O+}\)，而乙酸溶液产生约 \(1.33\times10^{-3}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\)；两者都是 Brønsted-Lowry 酸，但酸强度需要定义以外的平衡资讯才能判断。
对 HCl：
\[ \ce{HCl + H2O -> H3O+ + Cl-} \]
完全电离会得到
\[ [\ce{H3O+}] = 0.100\ \mathrm{mol\,L^{-1}} \]
对乙酸：
\[ \ce{CH3COOH + H2O <=> H3O+ + CH3COO-} \]
令 \(x\) 为平衡时 \(\ce{H3O+}\) 和 \(\ce{CH3COO-}\) 的浓度。
则
\[ K_a=\frac{[\ce{H3O+}][\ce{CH3COO-}]}{[\ce{CH3COOH}]} =\frac{x^2}{0.100-x} \]
因为 \(K_a\) 很小，可以尝试使用近似 \(0.100-x\approx0.100\)：
\[ 1.8\times10^{-5} \approx\frac{x^2}{0.100} \]
因此，
\[ x^2=1.8\times10^{-6} \]
以及
\[ x\approx1.34\times10^{-3}\ \mathrm{mol\,L^{-1}} \]
使用合理的有效数字，
\[ [\ce{H3O+}]\approx1.3\times10^{-3}\ \mathrm{mol\,L^{-1}} \]
HCl 和 \(\ce{CH3COOH}\) 都会向水提供质子，因此两者都符合 Brønsted-Lowry 对酸的定义。
一个很容易得出的错误结论，是认为凡是被分类为酸的物质，都应该产生相近数量的 \(\ce{H3O+}\)。但定义并没有这样说。它描述的是质子转移的方向，而不是转移的程度。
\(K_a\) 值提供了缺少的资讯。与 HCl 相比，乙酸建立的平衡高度偏向未电离的酸，因此它的水合氢离子浓度低得多。
问题 3
碳酸氢根离子会进行以下反应：
\[ \ce{HCO3- + H3O+ -> H2CO3 + H2O} \]
以及
\[ \ce{HCO3- + OH- -> CO3^2- + H2O} \]
对每个反应：
- 指出 Brønsted-Lowry 酸和碱
- 指出共轭酸碱对
- 解释为什么把 \(\ce{HCO3-}\) 永久标签为「酸」或「碱」会造成错误的理解
解答 3
\(\ce{HCO3-}\) 在第一个反应中扮演碱，在第二个反应中扮演酸，因此它的 Brønsted-Lowry 角色取决于反应对象。
在第一个反应中，
\[ \ce{HCO3- + H3O+ -> H2CO3 + H2O} \]
\(\ce{H3O+}\) 提供一个质子，因此是酸。
\(\ce{HCO3-}\) 接受这个质子，因此是碱。
共轭酸碱对为：
\[ \ce{H3O+/H2O} \]
以及
\[ \ce{H2CO3/HCO3-} \]
在第二个反应中，
\[ \ce{HCO3- + OH- -> CO3^2- + H2O} \]
\(\ce{HCO3-}\) 失去一个质子，因此现在是酸。
\(\ce{OH-}\) 接受这个质子，因此是碱。
共轭酸碱对为：
\[ \ce{HCO3-/CO3^2-} \]
以及
\[ \ce{H2O/OH-} \]
一个很容易采用的方法，是只看 \(\ce{HCO3-}\) 一次，因为它含有氢就决定它「看起来像酸」，然后永远保留这个标签。
Brønsted-Lowry 理论并不是这样运作的。酸与碱是在特定质子转移反应中的角色。
\(\ce{HCO3-}\) 既有可以提供的质子，也有能力再接受一个质子。因此，它是两性质子物种。
实际与它反应的物种，会决定哪一种可能性发生。
问题 4
考虑三个反应：
\[ \ce{HCl(aq) + H2O(l) -> H3O+(aq) + Cl-(aq)} \]
\[ \ce{HCl(g) + NH3(g) -> NH4Cl(s)} \]
\[ \ce{BF3(g) + NH3(g) -> BF3NH3(s)} \]
一名学生主张：
「每一个新模型都取代了之前的模型。因此，只要有较新的模型能解释一个反应，就永远不应该使用较旧的模型。」
判断这项说法，并确定 Arrhenius、Brønsted-Lowry 和 Lewis 模型中，哪些可以描述每一个反应。然后解释为什么模型的选择应该取决于题目所问的问题，而不是一律选用适用范围最广的模型。
解答 4
这名学生的说法不正确：这些模型有不同的适用范围，而一个范围更广的模型，并不会令范围较窄但仍然有用的模型失去科学价值。
对第一个反应，
\[ \ce{HCl + H2O -> H3O+ + Cl-} \]
Arrhenius 理论适用，因为 HCl 增加了水中的 \([\ce{H3O+}]\)。
Brønsted-Lowry 理论也适用，因为 HCl 提供一个质子，而水接受这个质子。
在更广泛的层次上，也可以用 Lewis 描述，因为水中的氧原子提供一对电子，与质子形成键。
对第二个反应，
\[ \ce{HCl(g) + NH3(g) -> NH4Cl(s)} \]
标准的 Arrhenius 模型并不适合，因为这个反应不是在水溶液中进行。
Brønsted-Lowry 理论适用。HCl 提供一个质子，而 \(\ce{NH3}\) 接受它。
Lewis 理论也可以描述与这个转移相关的成键过程。
对第三个反应，
\[ \ce{BF3 + NH3 -> BF3NH3} \]
没有在水溶液中形成 \(\ce{H3O+}\) 或 \(\ce{OH-}\)，因此 Arrhenius 理论无法描述它。
没有质子发生转移，所以它不是 Brønsted-Lowry 酸碱反应。
Lewis 理论则能描述这个反应。\(\ce{NH3}\) 提供一对电子，而 \(\ce{BF3}\) 接受它。
一个很容易得出的论点，是因为 Lewis 理论涵盖更多反应，所以它必定永远是最有用的表述方式。
但实用性取决于任务。如果题目问为什么 HCl 水溶液具有低 pH，Arrhenius 理论会直接指向 \([\ce{H3O+}]\) 的增加。如果题目要求找出共轭酸碱对，Brønsted-Lowry 理论会直接呈现你需要的关系。如果反应完全没有质子转移，就可能需要 Lewis 理论。
科学进步常常会产生适用范围更广的模型，但并不会抹去旧模型所有仍然有用的部分。
问题 5
一名学生比较以下两项观察结果：
- \(0.100\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\) 的 HCl 在水中几乎完全电离。
- \(\ce{BF3}\) 会借由接受氮原子的孤电子对，容易地与 \(\ce{NH3}\) 反应。
他们得出以下结论：
「\(\ce{BF3}\) 一定是比 HCl 更强的酸，因为 Lewis 理论的适用范围比 Brønsted-Lowry 理论更广，而且 \(\ce{BF3}\) 能进行 Brønsted-Lowry 模型无法解释的作用。」
这个结论合理吗？
在答案中，区分模型的适用范围与酸强度，指出每项观察中所发生的酸碱过程，并说明在能够进行有意义的强度比较之前，还需要哪些额外证据。
解答 5
不合理。这些观察结果不足以把 \(\ce{BF3}\) 和 HCl 放在同一个普遍适用的酸强度尺度上进行排序，因为它们涉及不同的酸碱定义以及不同的反应。
对水中的 HCl，
\[ \ce{HCl + H2O -> H3O+ + Cl-} \]
HCl 借由提供一个质子，扮演 Brønsted-Lowry 酸的角色。
它几乎完全电离这件事，能告诉我们一些关于它在水溶液中作为质子供体时的酸强度资讯。
它也符合 Arrhenius 模型，因为这个反应增加了 \([\ce{H3O+}]\)。
对涉及 \(\ce{BF3}\) 的反应，
\[ \ce{BF3 + NH3 -> BF3NH3} \]
\(\ce{BF3}\) 是 Lewis 酸，因为它接受 \(\ce{NH3}\) 提供的一对电子。
没有质子发生转移。
一个很容易走上的错误思路，是把这些模型想成电玩游戏中的等级：Lewis 理论是「较高等级」，所以任何 Lewis 酸一定在某种意义上比 Brønsted-Lowry 酸更酸。
这把两个完全不同的概念混在一起了。
模型的适用范围所问的是：「这个定义把哪些类型的作用分类为酸碱反应？」
酸强度所问的是：「在指定条件下，某个特定酸碱过程有多有利，或能进行到什么程度？」
一个更广泛的定义，并不代表某种物质更强。
即使在同一个模型内，强度也取决于反应和条件。对水中的 Brønsted-Lowry 酸而言，\(K_a\) 等数值可以提供有意义的比较，因为这些酸是在同一种溶剂中，透过同一类平衡来比较。
题目中关于 \(\ce{BF3}\) 的观察，只告诉我们 \(\ce{NH3}\) 向 \(\ce{BF3}\) 提供电子对在能量上是有利的。它没有提供 \(K_a\)，而且 \(\ce{BF3}\) 根本没有提供质子。
若要进行有意义的比较，首先需要明确定义一个共同的酸度衡量方式，并使用共同的反应条件。否则，「哪一个是更强的酸？」并不是一个定义清楚的问题。
这正是酸碱模型更深一层的限制：它们告诉我们，在选定的框架中哪些行为算是酸碱行为。它们并不会自动建立一个能对所有被称为酸的物质进行排序的单一普遍尺度。
13这个概念能帮助你接著理解什么
一旦你能看出每个模型的界限，中和反应就不再只是「酸加碱生成盐和水」。你可以进一步问：实际上有哪些粒子在反应？哪些物种正在转移质子？为什么有些酸碱过程根本不符合这条简单的反应式？
当你分析日常生活与工业过程中的中和反应时，这种理解尤其有用；之后当你从单纯分类一种酸，进一步预测它的平衡位置、\(K_a\)、pH 以及它在缓冲系统中的行为时，也同样重要。