Gränslös kemi
Lewis-syra och basmolekyler
Lewis-baser är elektronpar-donatorer, medan Lewis-syror är elektronpar-acceptorer.
Inlärningsmål
Känna igen Lewis-syror och baser i kemiska reaktioner.
Viktiga avhämtningar
Nyckelpunkter
- En Lewis-syra är en elektronpar-acceptor; en Lewis-bas är en elektronpar-donator.
- Vissa molekyler kan fungera som antingen Lewis-syror eller Lewis-baser; skillnaden är sammanhangsspecifik och varierar beroende på reaktionen.
- Lewis-syror och baser resulterar i bildandet av en addukt snarare än en enkel förskjutningsreaktion, som med klassiska syror och baser. Ett exempel är HCl vs H +: HCl är en klassisk syra men inte en Lewis-syra; H + är en Lewis-syra när den bildar en addukt med en Lewis-bas.
Nyckeltermer
- kovalent bindning: en kemisk bindning i vilken två atomer är anslutna till varandra genom att dela två eller flera elektroner
- nukleofil: bokstavligen ”älskare av kärnor”, Lewis-baser kallas ofta för att de försöker donera sina elektronpar till elektronfattiga arter, såsom H +
En Lewis-syra definieras som en elektronparacceptor, medan en Lewis-bas är en elektronpar-donator. Under denna definition behöver vi inte definiera en syra som en förening som kan donera en proton, för enligt Lewis-definitionen är H + själv Lewis-syran; detta beror på att H + utan elektroner kan acceptera ett elektronpar.
En Lewis-bas, därför, är någon art som donerar ett par elektroner till en Lewis-syra. ”Neutraliserings” -reaktionen är en där en kovalent bindning bildas mellan en elektronrik art (Lewis-basen) och en elektronfattig art (den Lewis-syra). Av denna anledning kallas Lewis-baser ofta för nukleofiler (bokstavligen ”älskare av kärnor”), och Lewis-syror kallas ibland för elektrofiler (”älskare av elektroner”). Denna definition är användbar eftersom den inte bara täcker all syrabas-kemi som vi redan känner till, men den beskriver reaktioner som inte kan modelleras av Arrhenius eller Bronsted-Lowry syrabas-kemi. För närvarande kommer vi dock att överväga hur Lewis-definitionen gäller klassisk syrabasneutralisering.
Tillämpa Lewis-definitionen på klassisk syrabaskemi
Tänk på den välbekanta reaktionen från NaOH och HCl:
\ text {NaOH} (\ text {aq}) + \ text {HCl} (\ text {aq}) \ rightarrow \ text {NaCl} (\ text {aq}) + \ text {H} _2 \ text {O} (\ text {l})
Vi har tidigare beskrivit detta som en syrabasneutraliseringsreaktion där vatten och salt bildas. Detta är fortfarande helt korrekt, men Lewis-definitionen beskriver kemin ur ett något annat perspektiv. När man överväger Lewis-syror och baser är den enda verkliga reaktionen av intresse den joniska reaktionen:
\ text {OH} ^ – (\ text {aq}) + \ text {H} ^ + (\ text {aq}) \ rightarrow \ text {H} _2 \ text {O} (\ text {l})
Enligt Lewis-definitionen fungerar hydroxid som Lewis-bas och donerar sitt elektronpar till H + . Således, i denna version av neutraliseringsreaktionen, är det som intresserar oss inte saltet som bildas, utan den kovalenta bindningen som bildas mellan OH– och H + för att bilda vatten. Ett signifikant kännetecken för Lewis-syrabasreaktioner är bildandet av en sådan kovalent bindning mellan de två reagerande arterna. Reaktionens slutprodukt är känd som en addukt, eftersom den bildas från tillsatsen av Lewis-basen till Lewis-syran.
Lewis-syror och baser: Lewis-syror (BF3, topp och H +, botten) reagerar med Lewis-baser (F–, topp, NH3, botten) för att bilda produkter som kallas addukter. Observera att den första reaktionen inte kan beskrivas av Arrhenius eller Bronsted-Lowry syrabas-kemi.
Beyond Classical Acid-Base Chemistry
Genom att behandla syra -basreaktioner i termer av elektronpar istället för specifika ämnen, Lewis-definitionen kan tillämpas på reaktioner som inte faller under andra definitioner av syrabasreaktioner. Till exempel beter sig en silverkatjon som en Lewis-syra med avseende på ammoniak, som beter sig som en Lewis-bas, i följande reaktion:
\ text {Ag} ^ + (\ text {aq}) + 2 \; \ text {NH} _3 \ rightarrow ^ +
Denna reaktion resulterar i bildandet av diamminesilver (I), en komplex jon; det beskrivs perfekt av Lewis-syrabas-kemi, men är oklassificerbart enligt mer traditionella Arrhenius- och Bronsted-Lowry-definitioner.
Tillämpning på organisk kemi
I organisk kemi är det användbart att förstå att nukleofiler är Lewis-baser och elektrofiler är Lewis-syror. Nästan alla reaktioner inom organisk kemi kan betraktas som Lewis-syrabasprocesser.
Vad är syror och baser ?: Den här lektionen fortsätter att beskriva syror och baser enligt deras definition.Vi tittar först på Bronsted-Lowry-teorin och beskriver sedan Lewis-syror och baser enligt Lewis-teorin.