ルイス酸及びルイス塩基

Brønsted-Lowryモデルは、酸と塩基をプロトンで定義し、酸はプロトン供与体、塩基はプロトン受容体です。対照的に、ルイスモデルは、ルイス酸が電子対受容体であり、ルイス塩基が電子対ドナーである電子対に関して酸と塩基を定義します。

ブレンステッド酸では、酢酸と同様に、水素は、水のように塩基から提供された電子を受け入れる空の軌道を持ち、ルイス塩基として機能するため、ルイス酸としても機能します。

ルイスモデルの利点は、イオン化可能なプロトンを持たない化合物を含む、より多くの化合物を酸として分類できることです。たとえば、三フッ化ホウ素は水素を含まないため、Brønsted-Lowryモデルでは酸として分類できません。

しかし、三フッ化ホウ素は、アンモニアなどのルイス塩基からの電子対を受け入れることができる空の軌道を持つ不完全なオクテットを持っているため、ルイス酸として作用することができます。

このようなルイス酸-塩基反応によって形成される生成物は、ルイス酸-塩基付加物と呼ばれます。

二酸化炭素などの一部の分子は、電子を再配置してルイス酸として機能することができます。

例えば、水と二酸化炭素の反応では、電子対が炭素-酸素π結合から二酸化炭素の末端酸素に移動します。

結果として生じる炭素原子上の空の軌道により、炭素原子は水分子からの電子対を受け入れ、ルイス酸として機能することができます。水分子が電子対を供与すると、ルイス塩基として機能します。

さらに転位すると、プロトンが水の酸素から二酸化炭素の末端酸素に移動し、炭酸付加体が形成されます。

Al(III)のような小さな金属カチオンは、電子対を再獲得し、ルイス酸として作用することができます。例えば、Al(III)は水から孤立電子対を受け入れ、ヘキサアクアアルミニウムイオンを形成します。ここでは、水分子が電子対を供与し、ルイス塩基として機能します。