Axit Lewis là gì?
Thuật ngữ axit Lewis được đặt theo tên của nhà hóa học người Mỹ Gilbert N. Lewis.Các nhà hóa học ban đầu đã nhận ra một axit là một chất có vị chua phản ứng với một số kim loại và trung hòa các cơ sở, hoặc kiềm, tạo ra muối.Tuy nhiên, từ cuối thế kỷ 19, những nỗ lực đã được thực hiện để xác định axit và cơ sở theo cách nghiêm ngặt hơn, và một điều giải thích những gì thực sự xảy ra trong phản ứng axit-bazơ.Lewis là định nghĩa rộng nhất. Năm 1883, nhà hóa học Thụy Điển Svante Arrhenius đã định nghĩa một axit là một chất tạo thành các ion hydro (H
+) trong dung dịch nước và một cơ sở là một chất tạo thành hydroxit (OH
--) ion.Các ion H + mdash;chỉ đơn giản là protons mdash;quá phản ứng để tồn tại trong một dung dịch nước và liên kết với các phân tử nước để tạo thành các ion hydronium (H 3 O +).Định nghĩa của Arrhenius đã tỏ ra rất hữu ích và bao gồm hầu hết các hợp chất thường được coi là axit.Ví dụ, axit clohydric, dung dịch hydro clorua khí trong nước, cung cấp các ion H + tạo thành các ion hydronium trong dung dịch: HCl + H 2 O Rarr;H 3 O + + Cl -.Định nghĩa này vẫn là tiêu chuẩn cho đến thế kỷ 20 và vẫn thường xuyên được sử dụng ngày nay. Một đặc tính xác định của tất cả các axit là chúng trung hòa các cơ sở để tạo ra muối.Một ví dụ là phản ứng của axit hydrochloric với natri hydroxit (NaOH) để tạo ra natri clorua và nước (H 2 O): H 3 O
+;Na+ Cl - + H 2 o.Ở đây, các ion H +được cung cấp bởi axit clohydric đã kết hợp với các ion OH - được cung cấp bởi natri hydroxit để tạo ra nước, trong khi các ion Na +và Cl - đã kết hợp để tạo ra muối, trongphù hợp với lý thuyết của Arrhenius;Tuy nhiên, các phản ứng tương tự có thể xảy ra giữa các hợp chất không phù hợp với định nghĩa Arrhenius về axit và bazơ.Ví dụ, hydro clorua khí có thể phản ứng với amoniac khí để tạo thành muối amoni clorua: HCl + NH 3 Rarr;NH 4 + Cl -.Hai hợp chất đã kết hợp để tạo thành muối, nhưng vì chúng không có trong dung dịch, nên không có hNăm 1923, hai nhà hóa học mdash;Johaness Bronsted và Thomas Lowry Mdash;Độc lập đã đưa ra một định nghĩa mới.Họ cho rằng một axit là một nhà tài trợ proton và một cơ sở một chất nhận proton.Trong một phản ứng axit-bazơ, axit cung cấp một proton, hoặc h + ion, cho cơ sở;Tuy nhiên, không cần chất phản ứng nào trong dung dịch, với H + hoặc OH- ion thực sự xuất hiện trước khi phản ứng.Định nghĩa này bao gồm tất cả các axit và bazơ Arrhenius, nhưng cũng giải thích sự kết hợp của hydro clorua và amoniac khí như một phản ứng axit-bazơ: hydro clorua cộng hóa trị đã cung cấp một proton cho amoniac để tạo thành amoni (NH 4 ++) ion, tạo thành một hợp chất ion với CL - ion. Nhà hóa học người Mỹ Gilbert N. Lewis đề xuất, cũng vào năm 1923, một khái niệm mở rộng về axit và cơ sở như người chấp nhận và tài trợ cặp electron.Theo định nghĩa này, một phản ứng axit-bazơ liên quan đến các chất phản ứng tạo thành một liên kết phối hợp mdash;một liên kết cộng hóa trị mà cả hai electron được chia sẻ đến từ cùng một nguyên tử mdash;với các electron đến từ cơ sở.Trong phản ứng HClTHER NAOH được mô tả ở trên, ion h + do HCL cung cấp chấp nhận một cặp electron từ ion OH - được cung cấp bởi NaOH để tạo thành nước.là một hợp chất có một cặp electron không có sẵn để liên kết.Cấu trúc axit Lewis sao cho nó CAN đạt được cấu hình ổn định bằng cách hình thành liên kết phối hợp với cơ sở Lewis.Các cơ sở không cần phải chứa các ion hydroxit hoặc chấp nhận các proton, và axit Lewis không cần phải chứa hydro hoặc các proton hiến.Định nghĩa axit Lewis bao gồm tất cả các axit Arrhenius và Bronsted-Lowry và cũng có nhiều chất không đáp ứng các tiêu chí của Bronsted-Lowry hoặc Arrhenius. Một ví dụ điển hình của một chất như vậy là boron trifluoride (BF 3).Trong hợp chất này, boron, thường có ba electron ở vỏ ngoài của nó, đã hình thành liên kết cộng hóa trị, chia sẻ một cặp electron với mỗi ba nguyên tử flo.Mặc dù hợp chất ổn định, nhưng nó có chỗ cho thêm hai electron ở lớp vỏ ngoài của nó.Do đó, nó có thể tạo thành một liên kết phối hợp với một người hiến tặng cặp electron mdash;Nói cách khác, một cơ sở. Ví dụ, nó có thể kết hợp với amoniac (NH 3), có một nguyên tử nitơ với một cặp electron không được điều trịvới ba nguyên tử hydro.Do đó, sự kết hợp của boron trifluoride và ammonia như sau: BF 3
+: NH 3 Rarr;BF3 : NH 3 mdash;Các trò chơi khác nhau đại diện cho cặp electron từ nguyên tử nitơ amoniac.Do đó, boron trifluoride hoạt động như một axit lewis và amoniac làm cơ sở.