O modelo de Brønsted-Lowry conceitua ácidos como doadores de prótons e bases como receptores, uma definição que implica interações moleculares focadas na transferência de íons H+. Na prática, essa transferência ocorre numa faixa muito estreita de distâncias intermoleculares, onde a estrutura eletrônica da molécula doadora sofre distorção significativa antes da ruptura da ligação HX. A teoria pressupõe que o próton se move quase instantaneamente entre as espécies envolvidas, o que é uma aproximação razoável em soluções aquosas diluídas, mas começa a falhar quando se trata de solventes menos polares ou sistemas heterogêneos. Isso porque a estabilização do cátion H+ depende fortemente da reestruturação do ambiente eletrônico e das interações de solvatização, que variam consideravelmente com a natureza do solvente. Em certos casos, especialmente em meios não aquosos ou em superfícies catalíticas, observamos que o estado transitório do próton não corresponde exatamente à simples transferência entre duas entidades discretas há evidências espectroscópicas e calorimétricas sugerindo estados intermediários parcialmente compartilhados que desafiam a dicotomia ácido-base tradicional. Essas nuances indicam que o modelo clássico funciona dentro de um regime delimitado pela dinâmica molecular e pela polaridade local, cuja extensão exata ainda é tema em aberto na pesquisa experimental.

A definição de ácido e base segundo Brønsted-Lowry pressupõe implicitamente que o próton transferido é um único íon H+ isolado, uma abstração que simplifica a complexidade dos sistemas reais. Em soluções aquosas, por exemplo, o próton raramente existe como um cátion livre no sentido estrito; ele está quase sempre associado a moléculas de água formando estruturas hidroxônio (H3O+) ou agregados maiores, como os íons Zundel e Eigen, cujas interações são mediadas por ligações de hidrogênio dinâmicas e altamente flutuantes. A mobilidade do próton nesses casos não ocorre simplesmente pela difusão do cátion isolado, mas por um mecanismo de salto protônico que envolve quebra e formação contínua de ligações de hidrogênio numa rede solvente em constante reorganização. Esse comportamento implica que a transferência protônica é uma propriedade emergente da interação cooperativa entre várias moléculas, não apenas da afinidade relativa entre doador e receptor considerados isoladamente. O modelo clássico falha em incorporar explicitamente essa cooperatividade molecular porque foca na entidade química isolada que perde ou ganha o próton, ignorando a deformação estrutural do solvente e suas consequências termodinâmicas e cinéticas.

Sob condições específicas, como em soluções extremamente concentradas ou em sistemas confinados por exemplo, nanoporos hidrofílicos as propriedades estruturais da rede de solvatização são alteradas dramaticamente, levando a desvios substanciais nos equilíbrios ácido-base previstos. Nessas situações, a constante de dissociação aparente pode variar com a concentração ou confinamento geométrico de modo não trivial, indicando que o sistema deixa de obedecer à simples equação de Henderson-Hasselbalch derivada da definição original. O modelo prevê equilíbrio entre espécies discretas mas consistentemente observamos fenômenos como acoplamentos protônicos múltiplos simultâneos e estados parcialmente protonados que desafiam essa visão. Esta complexidade estrutural e dinâmica subjacente à transferência protônica nas condições mencionadas é estatisticamente ruído para muitos modelos simples mas fisicamente significativa pois afeta diretamente propriedades macroscópicas mensuráveis como condutividade iônica e pH efetivo.

A interação entre ácidos e bases envolve não só a transferência de prótons, mas também rearranjos locais do campo elétrico. Em sistemas aquosos sob pH muito baixo, a concentração elevada de H3O+ altera a estrutura da rede de água, afetando a estabilidade relativa dos intermediários protônicos. O modelo prediz equilíbrio simples, mas dentro da faixa experimental observamos flutuações rápidas e estados parcialmente protonados que persistem além do tempo médio esperado.