Grenseløs kjemi
Lewis-syre og basemolekyler
Lewis-baser er elektronpar-donorer, mens Lewis-syrer er elektronpar-akseptorer.
Læringsmål
Gjenkjenne Lewis-syrer og baser i kjemiske reaksjoner.
Viktige takeaways
Nøkkelpunkter
- En Lewis-syre er en elektronpar-akseptor; en Lewis-base er en elektronpar-donor.
- Noen molekyler kan fungere som enten Lewis-syrer eller Lewis-baser; forskjellen er kontekstspesifikk og varierer basert på reaksjonen.
- Lewis-syrer og baser resulterer i dannelsen av et addukt i stedet for en enkel fortrengningsreaksjon, som med klassiske syrer og baser. Et eksempel er HCl vs H +: HCl er en klassisk syre, men ikke en Lewis-syre; H + er en Lewis-syre når den danner et addukt med en Lewis-base.
Nøkkelord
- kovalent binding: en kjemisk binding der to atomer er koblet sammen til hverandre ved å dele to eller flere elektroner
- nukleofil: bokstavelig talt «elsker kjerner», blir Lewis-baser ofte referert til som dette fordi de søker å donere sine elektronpar til elektronfattige arter, slik som H +
En Lewis-syre er definert som en elektronpar-akseptor, mens en Lewis-base er en elektronpar-donor. Under denne definisjonen trenger vi ikke definere en syre som en forbindelse som er i stand til å donere en proton, fordi H + i seg selv er Lewis-syren under Lewis-definisjonen; dette er fordi H + uten elektroner kan akseptere et elektronpar.
En Lewis-base, derfor, er en hvilken som helst art som donerer et par elektroner til en Lewis-syre. «Nøytraliserings» -reaksjonen er en der en kovalent binding dannes mellom en elektronrik art (Lewis-basen) og en elektronfattig art (den Lewis-syre). Av denne grunn blir Lewis-baser ofte referert til som nukleofiler (bokstavelig talt «elskere av kjerner»), og Lewis-syrer blir noen ganger kalt elektrofiler («elskere av elektroner»). Denne definisjonen er nyttig fordi den ikke bare dekker all syrebasekjemi som vi allerede er kjent med, men den beskriver reaksjoner som ikke kan modelleres av Arrhenius eller Bronsted-Lowry syrebasekjemi. Foreløpig vil vi imidlertid vurdere hvordan Lewis-definisjonen gjelder klassisk syre-basenøytralisering.
Bruk av Lewis-definisjonen på klassisk syrebasekemi
Vurder den kjente reaksjonen til 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 nøytraliseringsreaksjon der vann og salt dannes. Dette er fortsatt helt riktig, men Lewis-definisjonen beskriver kjemien fra et litt annet perspektiv. Når man vurderer Lewis-syrer og baser, er den eneste virkelige reaksjonen av interesse nettoionreaksjonen:
\ text {OH} ^ – (\ text {aq}) + \ text {H} ^ + (\ tekst {aq}) \ rightarrow \ text {H} _2 \ text {O} (\ text {l})
Under Lewis-definisjonen fungerer hydroksid som Lewis-basen og donerer elektronparet til H + . I denne versjonen av nøytraliseringsreaksjonen er det som ikke interesserer oss saltet som dannes, men den kovalente bindingen som dannes mellom OH– og H + for å danne vann. Et betydelig kjennetegn for Lewis-syre-basereaksjoner er dannelsen av en slik kovalent binding mellom de to reagerende artene. Reaksjonens sluttprodukt er kjent som et addukt, fordi det dannes fra tilsetningen av Lewis-basen til Lewis-syren.
Lewis-syrer og baser: Lewis-syrer (BF3, topp og H +, bunn) reagerer med Lewis-baser (F–, topp, NH3, bunn) for å danne produkter kjent som addukter. Merk at den første reaksjonen ikke kan beskrives av Arrhenius eller Bronsted-Lowry syrebasekjemi.
Beyond Classical Acid-Base Chemistry
Ved å behandle syre -baserte reaksjoner når det gjelder elektronpar i stedet for spesifikke stoffer, kan Lewis-definisjonen gjelde reaksjoner som ikke faller inn under andre definisjoner av syre-basereaksjoner. For eksempel oppfører en sølvkation seg som en Lewis-syre med hensyn til ammoniakk, som oppfører seg som en Lewis-base, i følgende reaksjon:
\ text {Ag} ^ + (\ text {aq}) + 2 \; \ text {NH} _3 \ rightarrow ^ +
Denne reaksjonen resulterer i dannelsen av diamminesølv (I), et komplekst ion; den er perfekt beskrevet av Lewis-syrebasekjemi, men er ikke klassifiserbar i henhold til mer tradisjonelle definisjoner av Arrhenius og Bronsted-Lowry.
Anvendelse på organisk kjemi
I organisk kjemi er det nyttig å forstå at nukleofiler er Lewis-baser og elektrofiler er Lewis-syrer. Nesten alle reaksjoner i organisk kjemi kan betraktes som Lewis-syrebaseprosesser.
Hva er syrer og baser ?: Denne leksjonen fortsetter å beskrive syrer og baser i henhold til deres definisjon.Vi ser først på Bronsted-Lowry-teorien, og beskriver deretter Lewis-syrer og baser i henhold til Lewis-teorien.