Határtalan kémia
Lewis-sav és bázismolekulák
A Lewis-bázisok elektronpár-donorok, míg a Lewis-savak elektronpár-akceptorok.
Tanulási célok
Felismeri a kémiai reakciókban a Lewis-savakat és bázisokat.
Kulcsfontosságú elvihetők
Kulcsfontosságú pontok
- A Lewis-sav egy elektronpár-akceptor; egy Lewis-bázis egy elektronpár donor.
- Egyes molekulák Lewis-savaként vagy Lewis-bázisként is működhetnek; a különbség kontextus-specifikus és a reakció függvényében változik.
- A Lewis-savak és -bázisok adduktum képződését eredményezik, nem pedig egyszerű helyettesítési reakciót, mint a klasszikus savak és bázisok esetében. Ilyen például a HCl vs H +: a HCl klasszikus sav, de nem Lewis-sav; A H + egy Lewis-sav, amikor egy adduktumot képez egy Lewis-bázissal.
Kulcsfogalmak
- kovalens kötés: kémiai kötés, amelyben két atom kapcsolódik két vagy több elektron megosztásával
- nukleofil: szó szerint “az atomok szeretője”, a Lewis-bázisokat gyakran emlegetik, mivel elektronpárjaikat az elektronszegény fajoknak, például H + -nak akarják adományozni.
A Lewis-savat elektronpár-akceptorként határozzuk meg, míg a Lewis-bázist elektronpár-donorként határozzuk meg. Ennél a meghatározásnál nem kell definiálnunk a savat olyan vegyület, amely protont adományozni képes, mert a Lewis-definíció szerint a H + maga a Lewis-sav; ez azért van, mert elektronok nélkül a H + képes elfogadni egy elektronpárot.
Ezért egy Lewis-bázis, az a faj, amely egy elektronpárt adományoz egy Lewis-savnak. A “semlegesítési” reakció során kovalens kötés jön létre egy elektronban gazdag faj (a Lewis-bázis) és az elektronszegény faj (a Lewis-sav). Emiatt a Lewis-bázisokat gyakran nukleofileknek nevezik (szó szerint: “a magok szerelmeseinek”), a Lewis-savakat pedig néha elektrofileknek (“az elektronok szerelmeseinek”). Ez a meghatározás azért hasznos, mert nemcsak az összes sav-bázis kémiát lefedi, amelyet már ismerünk, hanem olyan reakciókat is leír, amelyeket Arrhenius vagy Bronsted-Lowry sav-bázis kémia nem modellezhet. Most azonban megvizsgáljuk, hogy a Lewis-definíció miként vonatkozik a sav-bázis klasszikus semlegesítésére.
A Lewis-definíció alkalmazása a klasszikus sav-bázis kémia
Vegye figyelembe a NaOH és a HCl:
\ text {NaOH} (\ text {aq}) + \ text {HCl} (\ text {aq}) \ rightarrow \ text {NaCl} (\ text {aq}) + \ text {H} _2 \ text {O} (\ text {l})
Korábban leírtuk ezt sav-bázis semlegesítési reakcióként, amelyben víz és só képződik. Ez még mindig teljesen helytálló, de a Lewis-definíció kissé más szemszögből írja le a kémiát. A Lewis-savak és bázisok figyelembevétele esetén az egyetlen érdekes reakció a nettó ionreakció:
\ text {OH} ^ – (\ text {aq}) + \ text {H} ^ + (\ text {aq}) \ rightarrow \ text {H} _2 \ text {O} (\ text {l})
A Lewis-definíció szerint a hidroxid Lewis-bázisként működik, és az elektronpárját H + -nak adományozza . Így a semlegesítési reakció ezen változatában nem az a só érdekel minket, amely képződik, hanem az OH– és H + között kialakuló kovalens kötés, amely vizet képez. A Lewis-sav-bázis reakciók jelentős ismérve az ilyen kovalens kötés kialakulása a két reakcióba lépő faj között. A reakció végterméke addukt néven ismert, mivel a Lewis-bázisnak a Lewis-savhoz való hozzáadásától keletkezik.
Lewis-savak és bázisok: A Lewis-savak (BF3, felső és H +, alul) reagálnak a Lewis-bázisokkal (F–, felső, NH3, alsó), és adduktumokként ismert termékeket képeznek. Ne feledje, hogy az első reakciót nem írhatja le Arrhenius vagy Bronsted-Lowry sav-bázis kémia.
A klasszikus sav-bázis kémián túl
Sav kezelésével – a bázisreakciók specifikus anyagok helyett elektronpárok formájában, a Lewis-definíció olyan reakciókra is alkalmazható, amelyek nem tartoznak a sav-bázis reakciók egyéb meghatározása alá. Például egy ezüstkation Lewis-savként viselkedik az ammóniával szemben, amely Lewis-bázisként viselkedik a következő reakcióban:
\ text {Ag} ^ + (\ text {aq}) + 2 \; \ text {NH} _3 \ rightarrow ^ +
Ez a reakció diaminminezüst (I), komplex ion képződését eredményezi; tökéletesen leírja a Lewis-sav-bázis kémia, de a hagyományosabb Arrhenius és Bronsted-Lowry definíciók szerint nem osztályozható. megérteni, hogy a nukleofilek Lewis-bázisok, az elektrofilek pedig Lewis-savak. A szerves kémia szinte minden reakciója Lewis-sav-bázis folyamatnak tekinthető.
Mik azok a savak és bázisok ?: Ez a lecke folytatja a savak és bázisok leírását definíciójuk szerint.Először a Bronsted-Lowry elméletet vizsgáljuk meg, majd a Lewis-elmélet szerint leírjuk a Lewis-savakat és bázisokat.