Acidi e basi

Le definizioni di Lewis di acidi e basi

Nel 1923 GN Lewis suggerì un altro modo di guardare alla reazione tra ioni H + e OH- . Nel modello di Brnsted, lo ione OH è la specie attiva in questa reazione accetta uno ione H + per formare un legame covalente. Nel modello Lewis, lo ione H + è la specie attiva che accetta una coppia di elettroni dallo ione OH- per formare un legame covalente.

A Lewis teoria delle reazioni acido-base, le basi donano coppie di elettroni e gli acidi accettano coppie di elettroni. Un acido di Lewis è quindi qualsiasi sostanza, come lo ione H +, che può accettare una coppia di elettroni non leganti. In altre parole, lacido aLewis è un accettore di coppie di elettroni. Una base di Lewis è qualsiasi sostanza, come lo ione OH, che può donare una coppia di elettroni non leganti. Una base di Lewis è quindi un regalo di elettroni.

Un vantaggio della teoria di Lewis è il modo in cui completa il modello delle reazioni di riduzione dellossidazione. Le reazioni di riduzione dellossidazione comportano un trasferimento di elettroni da un atomo allaltro, con una variazione netta del numero di ossidazione di uno o più sintomi.

La teoria di Lewis suggerisce che gli acidi reagiscono con le basi per condividere una coppia di elettroni, senza cambiare i numeri di ossidazione di qualsiasi atomo. Molte reazioni chimiche possono essere suddivise in una o laltra di queste classi. O gli elettroni vengono trasferiti da un atomo allaltro, oppure gli atomi si uniscono per condividere una coppia di elettroni.

Il vantaggio principale della teoria di Lewis è il modo in cui espande il numero di acidi e quindi il numero di reazioni acido-base . Nella teoria di Lewis, un acido è qualsiasi ione o molecola che può accettare una coppia di elettroni di valenza non leganti. Nella sezione precedente, abbiamo concluso che gli ioni Al3 + si legano a sei molecole dacqua per dare uno ione complesso.

Al3 + (aq) + 6 H2O (l) Al (H2O) 63 + (aq)

Questo è un esempio di una reazione acido-base di Lewis. La struttura di Lewiss dellacqua suggerisce che questa molecola non ha coppie di elettroni di valenza non leganti e può quindi agire come una base di Lewis.La configurazione elettronica dello ione Al3 + suggerisce che questo ione ha 3s, 3p e 3dorbitali vuoti che possono essere usati per contenere coppie di elettroni donati non leganti. da molecole dacqua vicine.

Al3 + = 3s0 3p03d0

Pertanto, lo ione Al (H2O) 63+ si forma quando uno ione Al3 + che agisce come un acido di Lewis preleva sei coppie di elettroni dai vicini molecole dacqua che agiscono come basi di Lewis per dare un complesso acido-base, o carnagione.

La teoria acido-base di Lewis spiega perché BF3 reagisce con lammoniaca. BF3 è una molecola trigonale-planare perché gli elettroni possono essere trovati solo in tre punti nel guscio di valore dellatomo di boro. Di conseguenza, latomo di boro viene ibridato sp2, che lascia un 2pzorbitale vuoto sullatomo di boro. BF3 può quindi agire come un accettore a coppia di elettroni o acido di Lewis. Può utilizzare il 2pzorbital vuoto per raccogliere una coppia di elettroni non leganti da una base di Lewis per formare un legame covalente. BF3 quindi reagisce con basi di Lewis come NH3 per formare complessi acido-base in cui tutti gli atomi hanno un guscio pieno di elettroni di valenza, come mostrato nella figura sotto.

La teoria acido-base di Lewis può essere utilizzata anche per spiegare perché gli ossidi di metallo come la CO2 si dissolvono in acqua in formacidi, come come acido carbonico H2CO3.

CO2 (g) + H2O (l) H2CO3 (aq)

Nel corso di questa reazione , la molecola dacqua funge da donatore di una coppia di elettroni, o base di Lewis. Laccettore a coppia di elettroni è latomo di carbonio nella CO2. Quando latomo di carbonio raccoglie una coppia di elettroni dalla molecola dacqua, non ha più bisogno di formare doppi legami con entrambi gli altri atomi di ossigeno, come mostrato nella figura seguente

Uno degli atomi di ossigeno nellintermedio si forma quando lacqua viene aggiunta alla CO2 porta una carica positiva; un altro porta una carica negativa. Dopo che uno ione H + è stato trasferito da uno di questi atomi di ossigeno allaltro, tutti gli atomi di ossigeno nel composto sono elettricamente neutri. Il risultato netto della reazione tra CO2 e acqua è quindi lacido carbonico, H2CO3.