Boundless Chemistry (Polski)
Kwas Lewisa i cząsteczki zasad
Zasady Lewisa są donorami par elektronów, podczas gdy kwasy Lewisa są akceptorami par elektronów.
Cele nauczania
Rozpoznawanie kwasów i zasad Lewisa w reakcjach chemicznych.
Kluczowe wnioski
Kluczowe punkty
- Kwas Lewisa jest akceptorem par elektronów; zasada Lewisa jest donorem par elektronów.
- Niektóre cząsteczki mogą działać jako kwasy Lewisa lub zasady Lewisa; różnica jest zależna od kontekstu i zmienia się w zależności od reakcji.
- Kwasy i zasady Lewisa powodują tworzenie adduktu, a nie prostą reakcję podstawienia, jak w przypadku klasycznych kwasów i zasad. Przykładem jest HCl vs H +: HCl to klasyczny kwas, ale nie kwas Lewisa; H + jest kwasem Lewisa, gdy tworzy addukt z zasadą Lewisa.
Kluczowe pojęcia
- wiązanie kowalencyjne: wiązanie chemiczne, w którym połączone są dwa atomy do siebie nawzajem, dzieląc dwa lub więcej elektronów
- nukleofil: dosłownie „miłośnik jąder”, zasady Lewisa są często określane jako takie, ponieważ starają się przekazać swoje pary elektronów gatunkom ubogim w elektrony, takim jak H +
Kwas Lewisa jest definiowany jako akceptor par elektronów, podczas gdy zasada Lewisa jest donorem par elektronów. Zgodnie z tą definicją, nie musimy definiować kwasu jako związek, który jest zdolny do oddania protonu, ponieważ zgodnie z definicją Lewisa, sam H + jest kwasem Lewisa; dzieje się tak, ponieważ bez elektronów H + może przyjąć parę elektronów.
A zatem zasada Lewisa to jakikolwiek gatunek, który przekazuje parę elektronów do kwasu Lewisa. Reakcja „neutralizacji” to taka, w której tworzy się wiązanie kowalencyjne między gatunkiem bogatym w elektrony (zasadą Lewisa) a gatunkiem ubogim w elektrony ( Kwas Lewisa). Z tego powodu zasady Lewisa są często określane jako nukleofile (dosłownie „miłośnicy jąder”), a kwasy Lewisa są czasami nazywane elektrofilami („miłośnicy elektronów”). Definicja ta jest przydatna, ponieważ nie tylko obejmuje całą chemię kwasowo-zasadową, którą już znamy, ale opisuje reakcje, których nie można modelować za pomocą chemii kwasowo-zasadowej Arrheniusa lub Bronsteda-Lowryego. Na razie jednak zastanowimy się, jak definicja Lewisa stosuje się do klasycznej neutralizacji kwasowo-zasadowej.
Zastosowanie definicji Lewisa do klasycznej chemii kwasowo-zasadowej
Rozważmy dobrze znaną reakcję NaOH i HCl:
\ text {NaOH} (\ text {aq}) + \ text {HCl} (\ text {aq}) \ rightarrow \ text {NaCl} (\ text {aq}) + \ text {H} _2 \ text {O} (\ text {l})
Wcześniej opisaliśmy to jako reakcję neutralizacji kwasowo-zasadową, w której powstaje woda i sól. Jest to nadal całkowicie poprawne, ale definicja Lewisa opisuje chemię z nieco innej perspektywy. Biorąc pod uwagę kwasy i zasady Lewisa, jedyną interesującą reakcją jest reakcja jonowa netto:
\ text {OH} ^ – (\ text {aq}) + \ text {H} ^ + (\ text {aq}) \ rightarrow \ text {H} _2 \ text {O} (\ text {l})
Zgodnie z definicją Lewisa wodorotlenek działa jako zasada Lewisa, przekazując swoją parę elektronów H + . Tak więc w tej wersji reakcji neutralizacji interesuje nas nie sól, która się tworzy, ale wiązanie kowalencyjne, które tworzy się między OH– i H +, tworząc wodę. Istotną cechą charakterystyczną reakcji kwas-zasada Lewisa jest tworzenie takiego wiązania kowalencyjnego między dwoma reagującymi cząsteczkami. Końcowy produkt reakcji jest znany jako addukt, ponieważ powstaje w wyniku dodania zasady Lewisa do kwasu Lewisa.
Kwasy i zasady Lewisa: Kwasy Lewisa (BF3, góra i H +, dół) reagują z zasadami Lewisa (F–, góra, NH3, dół), tworząc produkty znane jako addukty. Zauważ, że pierwsza reakcja nie może być opisana przez chemię kwasowo-zasadową Arrheniusa ani Bronsteda-Lowryego.
Poza klasyczną chemią kwasowo-zasadową
Obróbka kwasem -reakcje zasad w odniesieniu do par elektronów zamiast określonych substancji, definicja Lewisa może odnosić się do reakcji, które nie mieszczą się w innych definicjach reakcji kwasowo-zasadowych. Na przykład kation srebra zachowuje się jak kwas Lewisa w stosunku do amoniaku, który zachowuje się jak zasada Lewisa w następującej reakcji:
\ text {Ag} ^ + (\ text {aq}) + 2 \; \ text {NH} _3 \ rightarrow ^ +
W wyniku tej reakcji powstaje diaminosrebro (I), jon kompleksowy; jest doskonale opisana przez chemię kwasowo-zasadową Lewisa, ale nie da się jej sklasyfikować według bardziej tradycyjnych definicji Arrheniusa i Bronsteda-Lowryego.
Zastosowanie w chemii organicznej
W chemii organicznej jest użyteczny aby zrozumieć, że nukleofile to zasady Lewisa, a elektrofile to kwasy Lewisa. Niemal wszystkie reakcje w chemii organicznej można uznać za procesy kwasowo-zasadowe Lewisa.
Co to są kwasy i zasady ?: Ta lekcja nadal opisuje kwasy i zasady zgodnie z ich definicją.Najpierw przyjrzymy się teorii Bronsteda-Lowryego, a następnie opiszemy kwasy i zasady Lewisa zgodnie z teorią Lewisa.