กรดลูอิสคืออะไร?
acid คำว่า Lewis Acid ได้รับการตั้งชื่อตามนักเคมีชาวอเมริกัน Gilbert N. Lewisนักเคมียุคแรกจำได้ว่ากรดเป็นสารที่มีรสเปรี้ยวที่ทำปฏิกิริยากับโลหะบางชนิดและทำให้ฐานเป็นกลางหรืออัลคาลิสทำให้เกลืออย่างไรก็ตามตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 19 มีความพยายามที่จะกำหนดกรดและฐานอย่างเข้มงวดมากขึ้นและเป็นสิ่งที่อธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นจริงในปฏิกิริยากรดเบสLewis เป็นคำจำกัดความที่กว้างที่สุด
ในปี 1883 นักเคมีชาวสวีเดน Svante Arrhenius ได้กำหนดกรดเป็นสารที่ก่อตัวเป็นไฮโดรเจนไอออน (H+) ในสารละลายน้ำและฐานเป็นสารที่สร้างไฮดรอกไซด์) ไอออนH + ions mdash;ซึ่งเป็นเพียงโปรตอน mdash;มีปฏิกิริยาเกินกว่าที่จะมีอยู่ในสารละลายน้ำและเชื่อมโยงกับโมเลกุลของน้ำเพื่อสร้างไอออนไฮโดรเนียม (H 3 O +)คำจำกัดความของ Arrhenius ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์มากและครอบคลุมสารประกอบส่วนใหญ่ที่ถือว่าเป็นกรดตัวอย่างเช่นกรดไฮโดรคลอริกซึ่งเป็นสารละลายของก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ในน้ำให้ H + ไอออนที่สร้างไอออนไฮโดรเนียมในการแก้ปัญหา: HCl + H 2 O rarr;H 3 o + + cl -คำจำกัดความนี้ยังคงเป็นมาตรฐานจนกระทั่งเข้าสู่ศตวรรษที่ 20 และยังคงใช้บ่อยในวันนี้ลักษณะการกำหนดของกรดทั้งหมดคือพวกเขาทำให้ฐานเป็นกลางเพื่อผลิตเกลือตัวอย่างคือปฏิกิริยาของกรดไฮโดรคลอริกที่มีโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) เพื่อผลิตโซเดียมคลอไรด์และน้ำ (H 2 O): H
3O + cl -+na + oh - rarr;Na + cl - + h 2 oที่นี่ H + ions จัดทำโดยกรดไฮโดรคลอริกได้รวมกับ OH -และ cl -สอดคล้องกับทฤษฎีของ Arrhenius;อย่างไรก็ตามปฏิกิริยาที่คล้ายกันสามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างสารประกอบที่ไม่พอดีกับคำจำกัดความของ Arrhenius ของกรดและฐานตัวอย่างเช่นก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์สามารถทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียก๊าซเพื่อสร้างแอมโมเนียมคลอไรด์เกลือ: HCl + NH 3 rarr;NH 4
+ cl -สารประกอบสองชนิดได้รวมกันเป็นเกลือ แต่เนื่องจากไม่ได้อยู่ในสารละลายจึงไม่มี H +หรือ Oh - ions ดังนั้นสารตั้งต้นจึงไม่มีคุณสมบัติเป็นกรดและฐานตาม Arrhenius ในปี 1923 นักเคมีสองคน mdash;Johaness Bronsted และ Thomas Lowry Mdash;มีคำจำกัดความใหม่ขึ้นมาอย่างอิสระพวกเขาแนะนำว่ากรดเป็นผู้บริจาคโปรตอนและเป็นฐานรับโปรตอนในปฏิกิริยากรดเบสกรดให้โปรตอนหรือ H + ion ไปยังฐาน;อย่างไรก็ตามไม่จำเป็นต้องใช้สารตั้งต้นด้วยการแก้ปัญหาด้วย H
+หรือ Oh - ions ที่มีอยู่ก่อนเกิดปฏิกิริยาคำจำกัดความนี้รวมถึงกรดและฐาน Arrhenius ทั้งหมด แต่ยังอธิบายการรวมกันของก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์และแอมโมเนียเป็นปฏิกิริยากรดเบส: โควาเลนต์ไฮโดรเจนคลอไรด์ได้จัดเตรียมโปรตอนให้แอมโมเนียเพื่อสร้างแอมโมเนียม (NH 4
+) ไอออนซึ่งก่อให้เกิดสารประกอบไอออนิกกับ Cl - ion นักเคมีชาวอเมริกัน Gilbert N. Lewis แนะนำในปี 1923 แนวคิดเพิ่มเติมของกรดและฐานเป็นตัวรับอิเล็กตรอนคู่และผู้บริจาคตามลำดับโดยคำจำกัดความนี้ปฏิกิริยาของกรดเบสเกี่ยวข้องกับสารตั้งต้นที่สร้างพันธะประสานงาน mdash;พันธบัตรโควาเลนต์ที่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันมาจากอะตอมและ mdash เดียวกัน;ด้วยอิเล็กตรอนที่มาจากฐานในปฏิกิริยา HCl-NaoH ที่อธิบายไว้ข้างต้น H +ไอออนที่จัดทำโดย HCl ยอมรับคู่อิเล็กตรอนจาก Oh - on ที่จัดทำโดย NaOH เพื่อสร้างน้ำตามทฤษฎีนี้ดังนั้นฐาน Lewisเป็นสารประกอบที่มีคู่อิเล็กตรอนที่ไม่มีการยึดติดสำหรับพันธะโครงสร้างกรดลูอิสนั้นเป็นเช่นนั้นn บรรลุการกำหนดค่าที่เสถียรโดยการสร้างพันธะประสานงานกับฐานลูอิสฐานไม่จำเป็นต้องมีไอออนไฮดรอกไซด์หรือยอมรับโปรตอนและกรดลูอิสไม่จำเป็นต้องมีไฮโดรเจนหรือบริจาคโปรตอนคำจำกัดความของ Lewis Acid รวมถึง Arhenius และ Bronsted-Lowry Acid ทั้งหมดและสารหลายอย่างที่ไม่ตรงตามเกณฑ์ Bronsted-Lowry หรือ Arrhenius
ตัวอย่างที่ดีของสารดังกล่าวคือ Boron trifluoride (BF 3 )ในสารประกอบนี้โบรอนซึ่งโดยปกติจะมีอิเล็กตรอนสามตัวในเปลือกนอกของมันได้ก่อตัวเป็นพันธะโควาเลนต์โดยใช้คู่อิเล็กตรอนกับอะตอมฟลูออรีนสามตัวแม้ว่าสารประกอบจะมีความเสถียร แต่ก็มีที่ว่างสำหรับอิเล็กตรอนอีกสองตัวในเปลือกนอกมันสามารถสร้างพันธะประสานกับผู้บริจาคอิเล็กตรอนคู่ mdash;กล่าวอีกนัยหนึ่งคือฐาน
ตัวอย่างเช่นมันสามารถรวมกับแอมโมเนีย (NH 3 ) ซึ่งมีอะตอมไนโตรเจนกับคู่อิเล็กตรอนที่ไม่มีการไว้กับอะตอมไฮโดรเจนสามอะตอมการรวมกันของโบรอน trifluoride และแอมโมเนียมีดังนี้: BF 3 +: NH 3 rarr;bf 3 : NH 3 mdash;“:” หมายถึงคู่อิเล็กตรอนจากอะตอมไนโตรเจนของแอมโมเนียBoron trifluoride จึงประพฤติตนเป็นกรดลูอิสและแอมโมเนียเป็นฐาน