Boundless Chemistry
Lewiszuur- en basismoleculen
Lewis-basen zijn donoren van elektronenparen, terwijl Lewis-zuren elektronenpaaracceptoren zijn.
Leerdoelen
Lewis-zuren en basen in chemische reacties herkennen.
Belangrijkste afhaalmaaltijden
Hoofdpunten
- Een Lewis-zuur is een elektronenpaaracceptor; een Lewis-base is een donor van een elektronenpaar.
- Sommige moleculen kunnen werken als Lewis-zuren of als Lewis-basen; het verschil is contextspecifiek en varieert op basis van de reactie.
- Lewis-zuren en basen resulteren in de vorming van een adduct in plaats van een eenvoudige verdringingsreactie, zoals bij klassieke zuren en basen. Een voorbeeld is HCl versus H +: HCl is een klassiek zuur, maar geen Lewis-zuur; H + is een Lewis-zuur wanneer het een adduct vormt met een Lewis-base.
Sleutelbegrippen
- covalente binding: een chemische binding waarin twee atomen zijn verbonden aan elkaar door twee of meer elektronen te delen
- nucleofiel: letterlijk liefhebber van kernen, Lewis-basen worden vaak dit genoemd omdat ze proberen hun elektronenparen te doneren aan elektronenarme soorten, zoals H +
Een Lewis-zuur wordt gedefinieerd als een elektronenpaaracceptor, terwijl een Lewis-base een elektronenpaardonor is. Onder deze definitie hoeven we een zuur niet te definiëren als een verbinding die in staat is om een proton te doneren, omdat volgens de Lewis-definitie H + zelf het Lewiszuur is; dit komt omdat H + zonder elektronen een elektronenpaar kan accepteren.
Een Lewis-base, daarom is elke soort die een paar elektronen doneert aan een Lewis-zuur. De neutralisatiereactie is er een waarin een covalente binding wordt gevormd tussen een elektronenrijke soort (de Lewis-base) en een elektronenarme soort (de Lewis-zuur). Om deze reden worden Lewis-basen vaak nucleofielen genoemd (letterlijk “liefhebbers van kernen”), en worden Lewis-zuren soms elektrofielen (“liefhebbers van elektronen”) genoemd. Deze definitie is nuttig omdat het niet alleen alle zuur-base-chemie omvat waarmee we al vertrouwd zijn, maar het beschrijft reacties die niet gemodelleerd kunnen worden door de zuur-base-chemie van Arrhenius of Bronsted-Lowry. Voor nu zullen we echter bekijken hoe de Lewis-definitie van toepassing is op klassieke zuur-base-neutralisatie.
De Lewis-definitie toepassen op klassieke zuur-base-chemie
Beschouw de bekende reactie van NaOH en HCl:
\ text {NaOH} (\ text {aq}) + \ text {HCl} (\ text {aq}) \ rightarrow \ text {NaCl} (\ text {aq}) + \ tekst {H} _2 \ text {O} (\ text {l})
We hebben dit eerder beschreven als een zuur-base neutralisatiereactie waarbij water en een zout worden gevormd. Dit is nog steeds helemaal correct, maar de Lewis-definitie beschrijft de chemie vanuit een iets ander perspectief. Als we Lewis-zuren en basen beschouwen, is de enige echte reactie die van belang is de netto ionische reactie:
\ text {OH} ^ – (\ text {aq}) + \ text {H} ^ + (\ text {aq}) \ rightarrow \ text {H} _2 \ text {O} (\ text {l})
Volgens de Lewis-definitie fungeert hydroxide als de Lewis-base en schenkt het zijn elektronenpaar aan H + . Dus in deze versie van de neutralisatiereactie, is wat ons interesseert niet het zout dat zich vormt, maar de covalente binding die ontstaat tussen OH– en H + om water te vormen. Een belangrijk kenmerk van Lewis-zuur-base-reacties is de vorming van een dergelijke covalente binding tussen de twee reagerende soorten. Het eindproduct van de reactie staat bekend als een adduct, omdat het wordt gevormd door de toevoeging van de Lewis-base aan het Lewis-zuur.
Lewis-zuren en basen: Lewis-zuren (BF3, boven en H +, onder) reageren met Lewis-basen (F–, boven, NH3, onder) om producten te vormen die bekend staan als adducten. Merk op dat de eerste reactie niet kan worden beschreven door Arrhenius of Bronsted-Lowry zuur-base-chemie.
Beyond Classical Acid-Base Chemistry
Door zuur te behandelen -basisreacties in termen van elektronenparen in plaats van specifieke stoffen, kan de Lewis-definitie van toepassing zijn op reacties die niet onder andere definities van zuur-base-reacties vallen. Een zilverkation gedraagt zich bijvoorbeeld als een Lewis-zuur met betrekking tot ammoniak, dat zich gedraagt als een Lewis-base, in de volgende reactie:
\ text {Ag} ^ + (\ text {aq}) + 2 \; \ text {NH} _3 \ rightarrow ^ +
Deze reactie resulteert in de vorming van diammijnzilver (I), een complex ion; het wordt perfect beschreven door Lewis zuur-base chemie, maar is niet classificeerbaar volgens meer traditionele Arrhenius en Bronsted-Lowry definities.
Toepassing op organische chemie
In organische chemie is het nuttig te begrijpen dat nucleofielen Lewis-basen zijn en elektrofielen Lewis-zuren. Bijna alle reacties in de organische chemie kunnen worden beschouwd als Lewis-zuur-base-processen.
Wat zijn zuren en basen ?: Deze les gaat verder met het beschrijven van zuren en basen. volgens hun definitie.We kijken eerst naar de Bronsted-Lowry-theorie en beschrijven vervolgens Lewis-zuren en basen volgens de Lewis-theorie.