Acidi e basi di Lewis

Il modello di Brønsted-Lowry definisce gli acidi e le basi in termini di protoni, dove gli acidi sono donatori di protoni, e le basi sono accettori di protoni. D'altro canto, il modello di Lewis definisce acidi e basi in termini di coppie di elettroni, dove gli acidi di Lewis sono accettori di coppie di elettroni, e le basi di Lewis sono donatrici di coppie di elettroni. In un acido di Brønsted, come l'acido acetico, l'idrogeno può anche agire come un acido di Lewis perché ha un orbitale libero per accettare gli elettroni donati da una base, come l'acqua, che agisce come una base di Lewis.

Il vantaggio del modello di Lewis è che consente agli scienziati di classificare un numero maggiore di composti come acidi compresi quelli che non hanno protoni ionizzabili. Per esempio, il trifluoruro di boro non può essere classificato come acido dal modello Brønsted-Lowry perché non contiene idrogeno. Tuttavia, il trifluoruro di boro possiede un ottetto incompleto con un orbitale vuoto, che può accettare una coppia di elettroni da una base di Lewis, come l'ammoniaca, e, quindi, può agire come un acido di Lewis.

Il prodotto risultante formato da tali reazioni acido-base di Lewis è detto addotto acido-base di Lewis. Alcune molecole, come l'anidride carbonica, possono riorganizzare i loro elettroni per agire come un acido di Lewis. Per esempio, nella reazione fra acqua e anidride carbonica, una coppia di elettroni si sposta dal legame pi carbonio-ossigeno all'ossigeno terminale dell'anidride carbonica.

Il risultante orbitale vuoto sull'atomo di carbonio gli consente di accettare la coppia di elettroni da una molecola d'acqua e di agire come un acido di Lewis. Quando la molecola d'acqua dona la coppia di elettroni, agisce come una base di Lewis. In un ulteriore riarrangiamento, un protone viene trasferito dall'ossigeno dell'acqua all'ossigeno terminale dell'anidride carbonica, determinando la formazione dell'addotto dell'acido carbonico.

Piccoli cationi metallici, come Al possono riacquisire coppie di elettroni e agire come acidi di Lewis. Per esempio, Al accetta coppie solitarie di elettroni dall'acqua e forma ioni esaaquaalluminio. Qui, le molecole d'acqua donano coppie di elettroni e agiscono come una base di Lewis.