Кислоты и основания Льюиса

В 1923 г. г. Н. Льюис предложил обобщенное определение поведения кислотно-основная, в котором кислоты и основания идентифицируются по их способности принимать или жертвовать пару электронов и формировать координатную ковалентную связь.

Связующее связывание координат (или денативная связь) происходит, когда один из атомов в связи обеспечивает оба связующего электрона. Например, связка ковалента координат возникает, когда молекула воды соединяется с ионом водорода, образуя ион гидрония. Связка ковалента координат также возникает, когда молекула аммиака соединяется с ионом водорода, образуя ион аммония. Здесь показаны оба этих уравнения.

Реакции, связанные с формированием координатных ковалентных связей, классифицируются как химия Lewis кислотно-основная. Вид, жертвующий электронной парой, которая составляет связь, — Lewis основание, вид, принимающий электронную пару — это кислота Льюиса, а продуктом реакции является аддак Льюиса кислотно-основная. Как показано на двух примерах выше, реакции Брёнстед-Лоури кислотно-основная представляют собой подкатегорию кислых реакций Льюиса, в частности, тех, в которых кислотный вид является H⁺. Ниже приведено несколько примеров, связанных с другими кислотами и основами Льюиса.

Атом бора в трифториде бора, BF₃, имеет всего шесть электронов в своей валентной оболочке. Будучи коротким предпочтительным октетом, BF₃ является очень хорошей кислотой Льюиса и реагирует со многими основаниями Льюиса; ионом фтора является Lewis основание в этой реакции, жертвуя одной из своих одиночных пар:

В следующей реакции каждая из двух молекул аммиака, оснований Льюиса, передает пару электронов на серебряный ион, кислоту Льюиса:

Оксиды неметаллов действуют как кислоты Льюиса и реагируют с ионами оксида, основаниями Льюиса, образуя оксианионы:

Многие реакции Lewis кислотно-основная являются реакциями смещения, в которых один Льюис основание вытесняет другой Льюис основание из аддука кислотно-основная, или в которых одна Льюис-кислота вытесняет другую Льюис-кислоту:

Другой тип химии Lewis кислотно-основная включает образование сложного иона (или координационного комплекса), состоящего из центрального атома, обычно катиона переходных металлов, окруженного ионами или молекулами, называемыми лигандами. Эти лиганды могут быть нейтральными молекулами, такими как H2O или NH₃, или ионами, такими как CN^– или OH^–. Часто лиганды действуют как основы Льюиса, жертвуя пару электронов на центральный атом.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 15.2: Кислоты и основания Льюиса.