В 1920-х годах Бренстед и Педерсен получили экспериментальные данные, показывающие, что чем сильнее соединение AiH (или Bi) как кислота (или основание), тем оно эффективнее как общий кислотный (основной) катализатор. Это означает, что поведение кислот и оснований при ионизации (обмен протона с растворителем) тесно связано с их поведением как общих кислотных и основных катализаторов. Соотношение межу силой кислоты или основания и скоростью катализируемых ими реакций называется каталитическим законом Бренстеда. Этот закон записывается следующим образом:

lgka=αlgKa(AH)+const,

lgkb=-βlgKa(BH+)+const,

где ka и kb -константы скорости реакций, катализируемых кислотами и основаниями соответственно; Ka(AH) и Ka(BH+) - константы диссоциации катализаторов; α и β - коэффициенты Бренстеда, не зависящие от природы АН или BH+, а зависящие только от типа реакции и условий ее проведения. Поскольку lgKa=-рКа,

lgka=-αрKa(AH)+const, (3.23)

lgkb=βрKa(BH+)+const. (3.24)

Другими словами, изменение свободной энергии ΔGo при кислотно-основном равновесии пропорционально изменению свободной энергии активации ΔG# (раздел 3.3.7.г) при переходе от реагентов к переходному состоянию переноса протона.

Для кислот

-ΔG# пропорционально ΔGo.

Для оснований:

ΔG# пропорционально ΔGo

Уравнение Бренстеда является одним из соотношений линейности свободных энергий (так как ΔG# пропорционально ΔGo и тесно связано с уравнением Гаммета (разд. 3.4.5).