Ácidos y bases

Las definiciones de Lewis de ácidos y bases

En 1923, GN Lewis sugirió otra forma de ver la reacción entre los iones H + y OH- . En el modelo de Brnsted, el ion OH- es la especie activa en esta reacción acepta un ion H + para formar un enlace covalente. En el modelo de Lewis, el ion H + es la especie activa que acepta un par de electrones del ion OH- para formar un enlace covalente.

En Lewis teoría de las reacciones ácido-base, las bases donan pares de electrones y los ácidos aceptan pares de electrones. Por tanto, un ácido de Lewis es cualquier sustancia, como el ion H +, que puede aceptar un par de electrones no enlazados. En otras palabras, el ácido de Lewis es un aceptor de pares de electrones. Una base de Lewis es cualquier sustancia, como el ion OH-, que puede donar un par de electrones no enlazados. Por tanto, una base de Lewis es un pariente de electrones.

Una ventaja de la teoría de Lewis es la forma en que complementa el modelo de reacciones de oxidación-reducción. Las reacciones de oxidación-reducción implican una transferencia de electrones de un átomo a otro, con un cambio neto en el número de oxidación de uno o más átomos.

La teoría de Lewis sugiere que los ácidos reaccionan con bases para compartir un par de electrones, sin cambios en el número de oxidación de ningún átomo. Muchas reacciones químicas se pueden clasificar en una u otra de estas clases. O los electrones se transfieren de un átomo a otro, o los átomos se unen para compartir un par de electrones.

La principal ventaja de la teoría de Lewis es la forma en que amplía el número de ácidos y, por lo tanto, el número de reacciones ácido-base. . En la teoría de Lewis, un ácido es cualquier ion o molécula que puede aceptar un par de electrones de valencia no enlazados. En la sección anterior, llegamos a la conclusión de que los iones Al3 + se forman a seis moléculas de agua para dar un ion complejo.

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

Este es un ejemplo de una reacción ácido-base de Lewis. La estructura de Lewis del agua sugiere que esta molécula tiene pares de electrones de valencia no enlazados y, por lo tanto, puede actuar como una base de Lewis. La configuración electrónica del ion Al3 + sugiere que este ion tiene 3s, 3p y 3dorbitales vacíos que se pueden usar para mantener pares de electrones no enlazados donados. por moléculas de agua vecinas.

Al3 + = 3s0 3p03d0

Por lo tanto, el ion Al (H2O) 63+ se forma cuando un ion Al3 + que actúa como un ácido de Lewis recoge seis pares de electrones de moléculas de agua que actúan como bases de Lewis para dar un complejo ácido-base, o complexión.

La teoría ácido-base de Lewis explica por qué BF3 reacciona con el amoníaco. BF3 es una molécula trigonal-planar porque los electrones se pueden encontrar en solo tres lugares en la capa de valencia del átomo de boro. Como resultado, el átomo de boro se hibrida en sp2, lo que deja un 2pzorbital vacío en el átomo de boro. Por tanto, BF3 puede actuar como un aceptor de par de electrones o ácido de Lewis. Puede usar el 2pzorbital vacío para recoger un par de electrones no enlazantes de una base de Lewis para formar un enlace covalente. Por lo tanto, BF3 reacciona con bases de Lewis como NH3 para formar complejos ácido-base en los que todos los átomos tienen una capa llena de electrones de valencia, como se muestra en la siguiente figura.

La teoría ácido-base de Lewis también se puede utilizar para explicar por qué los óxidos no metálicos como el CO2 se disuelven en agua para formar formácidos, como como ácido carbónico H2CO3.

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

En el curso de esta reacción , la molécula de agua actúa como donante de un par de electrones, o base de Lewis. El aceptor de pares de electrones es el átomo de carbono en CO2. Cuando el átomo de carbono toma un par de electrones de la molécula de agua, ya no necesita formar enlaces dobles con los otros dos átomos de oxígeno como se muestra en la figura siguiente

Uno de los átomos de oxígeno en el intermedio que se forma cuando se agrega agua al CO2 lleva una carga positiva; otro lleva una carga negativa. Después de que un ion H + ha sido transferido de uno de estos átomos de oxígeno al otro, todos los átomos de oxígeno del compuesto son eléctricamente neutros. Por tanto, el resultado neto de la reacción entre el CO2 y el agua es el ácido carbónico, H2CO3.