Cos'è un acido Lewis?

Il termine acido Lewis prende il nome dal chimico americano Gilbert N. Lewis.I primi chimici hanno riconosciuto un acido come una sostanza con un sapore aspro che reagisce con alcuni metalli e che neutralizza le basi, o alcali, producendo un sale.Dalla fine del XIX secolo, tuttavia, sono stati fatti tentativi di definire acidi e basi in un modo più rigoroso e uno che spiega cosa succede realmente in una reazione a base di acido.Lewis è la definizione più ampia.

Nel 1883, il chimico svedese Svante Arrhenius ha definito un acido come una sostanza che forma ioni idrogeno (H ⁺) in soluzione acquosa e una base come sostanza che forma idrossido (OH ^-) ioni.Gli ioni H ⁺ mdash;che sono semplicemente protoni e mdash;sono troppo reattivi per esistere in una soluzione acquosa e si associano a molecole d'acqua per formare ioni idronio (H ₃ o ⁺).La definizione di Arrhenius si è rivelata molto utile e copre la maggior parte dei composti comunemente considerati acidi.Ad esempio, l'acido cloridrico, una soluzione del cloruro di idrogeno a gas in acqua, fornisce ioni H ⁺ che formano ioni di idronio in soluzione: HCl + H ₂ O RARR;H ₃ O ⁺ + Cl ^-.Questa definizione è rimasta lo standard fino al 20 ° secolo ed è ancora frequentemente usata oggi.

Una caratteristica distintiva di tutti gli acidi è che neutralizzano le basi per produrre sali.Un esempio è la reazione dell'acido cloridrico con idrossido di sodio (NaOH) per produrre cloruro di sodio e acqua (H ₂ O): H ₃ O ⁺ Cl ^-+Na ⁺ OH ^- RARR;Na ⁺ Cl ^- + H ₂ O.Qui, gli ioni H ⁺ forniti dall'acido cloridrico si sono combinati con gli ioni OH ^- forniti dall'idrossido di sodio per produrre acqua, mentre gli ioni Na ⁺ e Cl ^{-Accettarsi con la teoria di Arrhenius;Tuttavia, possono verificarsi reazioni simili tra composti che non si adattano alle definizioni di ARRHENIUS di acidi e basi.Ad esempio, il cloruro di idrogeno gassoso può reagire con ammoniaca gassosa per formare il cloruro di ammonio al sale: HCl + NH} 3 _rarr;NH 4 + ^Cl -^{.Due composti si sono combinati per formare un sale, ma poiché non sono in soluzione, non ci sono ioni H} + ^{o OH} - ^{presenti, quindi i reagenti non si qualificano come acido e base secondo Arrhenius.}

Nel 1923, due chimici e mdash;Johaness Bronsted e Thomas Lowry Mdash;in modo indipendente ha escogitato una nuova definizione.Hanno suggerito che un acido era un donatore di protoni e una base un accettore di protoni.In una reazione a base di acido, l'acido fornisce un protone, o ione H

+ ^{alla base;Tuttavia, nessuno dei reagenti deve essere in soluzione, con ioni H} + ^{o OH} - ^{presenti effettivamente prima della reazione.Questa definizione include tutti gli acidi e le basi di Arrhenius, ma spiega anche la combinazione di cloruro di idrogeno gassoso e ammoniaca come reazione a base di acido: il cloruro di idrogeno covalente ha fornito un protone all'ammoniaca per formare un ammonio (NH} 4 +^{) ione, che forma un composto ionico con lo ione Cl} -^.

Il chimico americano Gilbert N. Lewis ha suggerito, anche nel 1923, un concetto esteso di acidi e basi come accettori e donatori di coppie di elettroni, rispettivamente.Con questa definizione, una reazione a base di acido coinvolge i reagenti che formano un legame coordinato e mdash;un legame covalente in cui entrambi gli elettroni condivisi provengono dallo stesso Atom Mdash;con gli elettroni provenienti dalla base.Nella reazione HCl-NaOH descritta sopra, lo ione H

+ ^{fornito dall'HCl accetta una coppia di elettroni dallo ione OH} - ^{fornito dal NAOH per formare acqua.} Secondo questa teoria, quindi, una base di Lewisè un composto che ha una coppia di elettroni non rivestita disponibile per il legame.La struttura dell'acido Lewis è tale che Can Ottenere una configurazione stabile formando un legame coordinato con una base di Lewis.Le basi non devono contenere ioni idrossido o accettare protoni e un acido Lewis non deve contenere idrogeno o donare protoni.La definizione dell'acido Lewis include tutti gli acidi di Arrhenius e Bronsted-Lowry e anche molte sostanze che non soddisfano i criteri Bronsted-Lowry o Arrhenius.

Un buon esempio di tale sostanza è il boro trifluoruro (BF ₃ ).In questo composto, il boro, che normalmente ha tre elettroni nel suo guscio esterno, ha formato legami covalenti, condividendo una coppia di elettroni con ciascuno dei tre atomi di fluoro.Sebbene il composto sia stabile, ha spazio per altri due elettroni nel suo guscio esterno.Può quindi formare un legame coordinato con un donatore di coppia di elettroni mdash;In altre parole, una base.

Ad esempio, può combinarsi con l'ammoniaca (NH ₃ ), che ha un atomo di azoto con una coppia di elettroni non rivestiti, poiché tre dei cinque elettroni nel guscio esterno dell'azoto sono in legami covalenticon i tre atomi di idrogeno.La combinazione di trifluoruro di boro e ammoniaca è così la seguente: bf ₃ +: nh ₃ rarr;BF ₃ : NH ₃ Mdash;Il ":" rappresenta la coppia di elettroni dall'atomo di azoto dell'ammoniaca.Il trifluoruro di boro si sta quindi comportando come acido Lewis e ammoniaca come base.