Co je to Lewisova kyselina?
Termín Lewisova kyselina je pojmenován po americkém chemikovi Gilbertovi N. Lewisovi. Časní chemici rozpoznali kyselinu jako látku s kyselou chutí, která reaguje s některými kovy a neutralizuje základny nebo alkaliky a produkuje sůl. Od konce 19. století však byly učiněny pokusy o definování kyselin a bází přísnějším způsobem a takové, které vysvětluje, co se ve skutečnosti děje v reakci na bázi kyseliny. Lewis's je nejširší definicí. Ionty H +, které jsou jednoduše protony - jsou příliš reaktivní na to, aby existovaly ve vodném roztoku, a spojují s molekulami vody za vzniku iontů hydronia (H 3 O +). Definice Arrhenius se ukázala jako velmi užitečná a pokrývá většinu sloučenin běžně považovaných za kyseliny. Například kyselina chlorovodíková,Roztok chloradu plynu ve vodě poskytuje ionty H + , které vytvářejí hydroniové ionty v roztoku: HCl + H 2 O → H 3 O + + Cl
Definující charakteristika všech kyselin je to, že neutralizují základny pro výrobu solí. Příkladem je reakce kyseliny chlorovodíkové s hydroxidem sodným (NaOH) za účelem výroby chloridu a vody sodného (H 2 o): h 3 o cl - ------------------. H 2 O. Zde se ionty H + poskytované kyselinou chlorovodící kombinovaly s ionty OH - poskytované hydroxidem sodným za účelem produkce vody, zatímco Na + a cl - ionty se kombinovaly s soli, v souladu s ARRHENI.Americká teorie; Podobné reakce však mohou nastat mezi sloučeninami, které neodpovídají arrheniovým definicím kyselin a bází. Například plynný chlorovodový chlorid může reagovat s plynným amoniakem za vzniku chloridu amonia: HC1 + NH
V roce 1923 se nezávisle přišli s novou definicí dva chemici - Johaness Bronsted a Thomas Lowry. Navrhli, že kyselina byla dárcem protonů a základnou protonů. Při reakci na bázi kyseliny poskytuje kyselina proton nebo h + iont na základnu; Ani jeden reaktant však nemusí být v roztoku, s h + nebo OH - ionty ve skutečnosti před reakcí. Tato definice zahrnuje všechny arrheniové kyseliny a základny,ale také vysvětluje kombinaci plynného chloridu vodíku a amoniaku jako reakce na bázi kyseliny: kovalentní chlorovodový chlorid poskytl proton amoniaku za vzniku amonia (nh +) ion, který tvoří ionskou kombinaci s Cl .
Americký chemik Gilbert N. Lewis navrhl, také v roce 1923, rozšířený koncept kyselin a základů jako akceptory elektronů a dárci. Podle této definice zahrnuje reakce na bázi kyseliny reaktanty tvořící koordinátovou vazbu-kovalentní vazbu, kde oba sdílené elektrony pocházejí ze stejného atomu-s elektrony pocházejícími ze základny. Ve výše popsané reakci HC1-NNAOH přijímá iont H + poskytnutý HCl pár elektronů z iontů OH - poskytnutý NaOH za vzniku vody.
Podle této teorie je proto Lewisova základna sloučenina, která má pro lepení k dispozici nepoškozený elektronový pár. Struktura Lewisovy kyseliny je takováže může dosáhnout stabilní konfigurace vytvořením koordinované vazby s Lewisovou základnou. Základny nemusí obsahovat ionty hydroxidu nebo přijímat protony a Lewisova kyselina nemusí obsahovat vodík ani darovat protony. Definice Lewisovy kyseliny zahrnuje všechny kyseliny Arrhenius a Bronsted-Lowry a také mnoho látek, které nesplňují kritéria Bronsted-Lowry nebo Arrhenius.
Dobrým příkladem takové látky je boronový trifluorid (BF 3 ). V této sloučenině vytvořil BORON, který obvykle má ve svém vnějším plášti tři elektrony, kovalentní vazby a sdílí pár elektronů s každým ze tří atomů fluoru. Přestože je sloučenina stabilní, má ve svém vnějším plášti prostor pro další dva elektrony. Může tedy tvořit koordinovací vazbu s dárcem páru elektronů-jinými slovy, základna.
Například se může kombinovat s amoniakem (NH 3 ), který má atom dusíku s dvojicí elektronů, protože tři z pěti elektronů ve vnějším skořepině dusíku jsou vKovalentní vazby se třemi atomy vodíku. Kombinace borového trifluoridu a amoniaku je tedy následující: Bf 3 +: NH 3 → BF 3 : NH 3 - „:“ - „:“ - „:“ - „:“ - „:“ Trifluorid BORON se tak chová jako lewisová kyselina a amoniak jako základna.