Qu'est-ce qu'un acide Lewis?

Le terme acide Lewis est nommé d'après le chimiste américain Gilbert N. Lewis. Les premiers chimistes ont reconnu un acide comme une substance avec un goût aigre qui réagit avec certains métaux et qui neutralise les bases, ou alcalis, produisant un sel. Depuis la fin du XIXe siècle, cependant, des tentatives ont été faites pour définir les acides et les bases d'une manière plus rigoureuse, et qui explique ce qui se passe réellement dans une réaction acide-base. Lewis est la définition la plus large.

En 1883, le chimiste suédois Svante Arrhenius a défini un acide comme une substance qui forme des ions hydrogène (H

+ ) dans une solution aqueuse, et une base comme une substance qui forme des ions hydroxyde (OH ^- ). Les ions H

+ - qui sont simplement des protons - sont trop réactifs pour exister dans une solution aqueuse et associer aux molécules d'eau pour former des ions hydronium (h _{3 o}

+ ). La définition d'Arrhenius s'est avérée très utile et couvre la plupart des composés couramment considérés comme des acides. Par exemple, acide chlorhydrique,Une solution du chlorure d'hydrogène à gaz dans l'eau, fournit des ions H

+ qui forment des ions hydronium en solution: HCL + H 2 o → H _{3 o}

+

+ cl

-

. Cette définition est restée la norme jusqu'au 20e siècle et est toujours fréquemment utilisée aujourd'hui.

Une caractéristique déterminante de tous les acides est qu'ils neutralisent les bases pour produire des sels. Un exemple est la réaction de l'acide chlorhydrique avec de l'hydroxyde de sodium (NaOH) pour produire du chlorure de sodium et de l'eau (H 2 o): h _{3 o}

+

cl

-

+ na

+

oh

-

→ na

+

ip>

/ sup> one H 2 o. Ici, les ions H

+ fournis par l'acide chlorhydrique se sont combinés avec les ions OH

- fournis par l'hydroxyde de sodium pour produire de l'eau, tandis que les ions Na

+ et Cl

-

se sont combinés pour produire du sel, conformément à l'arrhenini.La théorie des États-Unis; Cependant, des réactions similaires peuvent se produire entre des composés qui ne correspondent pas aux définitions d'Arrhenius des acides et des bases. Par exemple, le chlorure d'hydrogène gazeux peut réagir avec de l'ammoniac gazeux pour former le chlorure d'ammonium sel: HCL + NH 3 → NH 4 + CL - . Deux composés se sont combinés pour former un sel, mais comme ils ne sont pas en solution, il n'y a pas d'ions h

+ ou oh ^- présents, de sorte que les réactifs ne sont pas qualifiés d'acide et de base selon Arrhenius.

En 1923, deux chimistes - Johaness Bronsted et Thomas Lowry - ont indépendamment proposé une nouvelle définition. Ils ont suggéré qu'un acide était un donneur de protons et une base d'accepteur de protons. Dans une réaction acide-base, l'acide fournit un proton, ou h

+ ion, à la base; Cependant, aucun réactif ne doit être en solution, avec les ions H

+ ou oh

- réellement présents avant la réaction. Cette définition comprend tous les acides et bases d'Arrhenius,mais explique également la combinaison du chlorure d'hydrogène gazeux et de l'ammoniac comme réaction acide-base: le chlorure d'hydrogène covalent a fourni un proton à l'ammoniac pour former un ion ammonium (NH ₄

+

), qui forme un composé ionique avec le Cl

-

ion.

Le chimiste américain Gilbert N. Lewis a suggéré, également en 1923, un concept étendu d'acides et de bases en tant qu'accepteurs et donneurs d'électrons, respectivement. Selon cette définition, une réaction acide-base implique les réactifs formant une liaison coordonnée - une liaison covalente où les deux électrons partagés proviennent du même atome - les électrons provenant de la base. Dans la réaction HCL - NaOH décrite ci-dessus, l'ion H

+ fourni par le HCL accepte une paire d'électrons de l'ion OH

- fourni par le NaOH pour former l'eau.

Selon cette théorie, donc une base de Lewis est un composé qui a une paire d'électrons non liée disponible pour le lien. La structure de Lewis Acid est tellequ'il peut atteindre une configuration stable en formant une liaison coordonnée avec une base Lewis. Les bases n'ont pas besoin de contenir des ions d'hydroxyde ou d'accepter des protons, et un acide Lewis n'a pas besoin de contenir d'hydrogène ou de don de protons. La définition de l'acide Lewis comprend tous les acides Arrhenius et Bronsted-Lowry ainsi que de nombreuses substances qui ne répondent pas aux critères Bronsted-Lowry ou Arrhenius.

Un bon exemple d'une telle substance est le trifluorure de bore (bf _{3 ). Dans ce composé, le bore, qui a normalement trois électrons dans sa coquille extérieure, a formé des liaisons covalentes, partageant une paire d'électrons avec chacun des trois atomes de fluor. Bien que le composé soit stable, il a de la place pour deux autres électrons dans sa coque extérieure. Il peut ainsi former une liaison coordonnée avec un donneur de paire d'électrons - en d'autres termes, une base.}

par exemple, il peut se combiner avec de l'ammoniac (nh _{3 ), qui a un atome d'azote avec une paire d'électrons non limités, car trois des cinq électrons de la coque externe de l'azote sont enliaisons covalentes avec les trois atomes d'hydrogène. La combinaison du trifluorure de bore et de l'ammoniac est donc la suivante: bf 3 +: nh 3 → bf 3 : nh 3 - le ":" représente la paire d'électrons à partir de l'atom nitrogue de l'ammoniac. Le trifluorure de bore se comporte ainsi comme un acide de Lewis et de l'ammoniac comme base.}