Grænseløs kemi
Lewis-syre og basemolekyler
Lewis-baser er elektronpar-donorer, mens Lewis-syrer er elektronpar-acceptorer.
Læringsmål
Genkend Lewis-syrer og baser i kemiske reaktioner.
Nøgleudtag
Nøglepunkter
- En Lewis-syre er en elektronpar-acceptor; en Lewis-base er en elektronpar-donor.
- Nogle molekyler kan fungere som enten Lewis-syrer eller Lewis-baser; forskellen er kontekstspecifik og varierer afhængigt af reaktionen.
- Lewis-syrer og baser resulterer i dannelsen af et addukt snarere end en simpel fortrængningsreaktion, som med klassiske syrer og baser. Et eksempel er HCI vs H +: HCI er en klassisk syre, men ikke en Lewis-syre; H + er en Lewis-syre, når den danner et addukt med en Lewis-base.
Nøgleudtryk
- kovalent binding: en kemisk binding, hvor to atomer er forbundet til hinanden ved at dele to eller flere elektroner
- nukleofil: bogstaveligt talt “elsker af kerner”, bliver Lewis-baser ofte omtalt som dette, fordi de søger at donere deres elektronpar til elektronfattige arter, såsom H +
En Lewis-syre defineres som en elektronpar-acceptor, mens en Lewis-base er en elektronpar-donor. Under denne definition behøver vi ikke definere en syre som en forbindelse, der er i stand til at donere en proton, fordi H + i sig selv er Lewis-syren under Lewis-definitionen; dette er, at H + uden elektroner kan acceptere et elektronpar.
En Lewis-base, derfor er en hvilken som helst art, der donerer et par elektroner til en Lewis-syre. “Neutraliserings” -reaktionen er en, hvor der dannes en kovalent binding mellem en elektronrig art (Lewis-basen) og en elektronfattig art (den Lewis-syre). Af denne grund omtales Lewis-baser ofte som nukleofiler (bogstaveligt talt “elskere af kerner”), og Lewis-syrer kaldes undertiden elektrofiler (“elskere af elektroner”). Denne definition er nyttig, fordi den ikke kun dækker al den syrebasekemi, som vi allerede er bekendt med, men den beskriver reaktioner, der ikke kan modelleres af Arrhenius eller Bronsted-Lowry syrebasekemi. For nu vil vi dog overveje, hvordan Lewis-definitionen finder anvendelse på klassisk syrebasneutralisering.
Anvendelse af Lewis-definitionen til klassisk syrebasekemi
Overvej den velkendte reaktion af NaOH og HCl:
\ text {NaOH} (\ text {aq}) + \ text {HCl} (\ text {aq}) \ rightarrow \ text {NaCl} (\ text {aq}) + \ tekst {H} _2 \ text {O} (\ text {l})
Vi har tidligere beskrevet dette som en syre-base neutraliseringsreaktion, hvor vand og salt dannes. Dette er stadig helt korrekt, men Lewis-definitionen beskriver kemien fra et lidt andet perspektiv. Når man overvejer Lewis-syrer og baser, er den eneste virkelige reaktion af interesse nettoionreaktionen:
\ text {OH} ^ – (\ text {aq}) + \ text {H} ^ + (\ tekst {aq}) \ rightarrow \ text {H} _2 \ text {O} (\ text {l})
Under Lewis-definitionen fungerer hydroxid som Lewis-basen og donerer sit elektronpar til H + . I denne version af neutraliseringsreaktionen er det således ikke det salt, der dannes, men den kovalente binding, der dannes mellem OH– og H + for at danne vand. Et væsentligt kendetegn for Lewis-syre-basereaktioner er dannelsen af en sådan kovalent binding mellem de to reagerende arter. Reaktionens slutprodukt er kendt som et addukt, fordi det dannes fra tilsætningen af Lewis-basen til Lewis-syren.
Lewis-syrer og baser: Lewis-syrer (BF3, top og H +, bund) reagerer med Lewis-baser (F–, top, NH3, bund) til dannelse af produkter kendt som addukter. Bemærk, at den første reaktion ikke kan beskrives af Arrhenius eller Bronsted-Lowry syrebasekemi.
Beyond Classical Acid-Base Chemistry
Ved behandling af syre -basisreaktioner i form af elektronpar i stedet for specifikke stoffer, Lewis-definitionen kan gælde for reaktioner, der ikke falder ind under andre definitioner af syre-basereaktioner. For eksempel opfører en sølvkation sig som en Lewis-syre med hensyn til ammoniak, som opfører sig som en Lewis-base, i følgende reaktion:
\ text {Ag} ^ + (\ text {aq}) + 2 \; \ text {NH} _3 \ rightarrow ^ +
Denne reaktion resulterer i dannelsen af diamminesølv (I), en kompleks ion; det er perfekt beskrevet af Lewis-syrebasekemi, men kan ikke klassificeres i henhold til mere traditionelle Arrhenius- og Bronsted-Lowry-definitioner.
Anvendelse på organisk kemi
I organisk kemi er det nyttigt at forstå, at nukleofiler er Lewis-baser, og elektrofiler er Lewis-syrer. Næsten alle reaktioner i organisk kemi kan betragtes som Lewis-syrebaseprocesser.
Hvad er syrer og baser ?: Denne lektion beskriver fortsat syrer og baser ifølge deres definition.Vi ser først på Bronsted-Lowry-teorien og beskriver derefter Lewis-syrer og baser i henhold til Lewis-teorien.