15.14:

Kwasy i zasady Lewisa

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Lewis Acids and Bases
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

40,120 Views

02:33 min
September 24, 2020

W 1923 roku G. N. Lewis zaproponował uogólnioną definicję zachowania kwasowo-zasadowego, w której kwasy i zasady są identyfikowane na podstawie ich zdolności do przyjmowania lub oddawania pary elektronów i tworzenia koordynacyjnego wiązania kowalencyjnego.

Współrzędne wiązanie kowalencyjne (lub wiązanie celownikowe) występuje, gdy jeden z atomów w wiązaniu zapewnia oba elektrony wiążące. Na przykład koordynacyjne wiązanie kowalencyjne występuje, gdy cząsteczka wody łączy się z jonem wodorowym, tworząc jon hydroniowy. Koordynacyjne wiązanie kowalencyjne powstaje również, gdy cząsteczka amoniaku łączy się z jonem wodorowym, tworząc jon amonowy. Oba te równania są pokazane tutaj.

Image1

Reakcje polegające na tworzeniu koordynacyjnych wiązań kowalencyjnych są klasyfikowane jako chemia kwasowo-zasadowa Lewisa. Gatunkiem dającym parę elektronów, które tworzą wiązanie, jest zasada Lewisa, gatunkiem przyjmującym parę elektronów jest kwas Lewisa, a produktem reakcji jest addukt kwasowo-zasadowy Lewisa. Jak pokazują dwa powyższe przykłady, reakcje kwasowo-zasadowe Brønsteda-Lowry’ego reprezentują podkategorię reakcji kwasowych Lewisa, w szczególności tych, w których formą kwasu jest H+. Poniżej opisano kilka przykładów obejmujących inne kwasy i zasady Lewisa.

Atom boru w trifluorku boru, BF3, ma tylko sześć elektronów w swojej powłoce walencyjnej. Ze względu na brak preferowanego oktetu, BF3 jest bardzo dobrym kwasem Lewisa i reaguje z wieloma zasadami Lewisa; jon fluorkowy jest zasadą Lewisa w tej reakcji, oddając jedną ze swoich samotnych par:

Obraz2

W poniższej reakcji każda z dwóch cząsteczek amoniaku, zasad Lewisa, przekazuje parę elektronów jonowi srebra, kwasowi Lewisa:

Image3

Tlenki niemetali działają jak kwasy Lewisa i reagują z jonami tlenkowymi, zasadami Lewisa, tworząc oksyaniony:

Image4

Wiele reakcji kwasowo-zasadowych Lewisa to reakcje przemieszczenia, w których jedna zasada Lewisa wypiera inną zasadę Lewisa z adduktu kwasowo-zasadowego lub w których jeden kwas Lewisa wypiera inny kwas Lewisa:

Image5

Inny rodzaj chemii kwasowo-zasadowej Lewisa polega na tworzeniu złożonego jonu (lub kompleksu koordynacyjnego) składającego się z centralnego atomu, zwykle kationu metalu przejściowego, otoczonego jonami lub cząsteczkami zwanymi ligandami. Te ligandy mogą być obojętnymi cząsteczkami, takimi jakH2OlubNH3, lub jonami, takimi jak CN lub OH . Często ligandy działają jak zasady Lewisa, przekazując parę elektronów do centralnego atomu.

Ten tekst jest adaptacją z Openstax, Chemia 2e, Sekcja 15.2: Kwasy i zasady Lewisa.