Acides et bases

Les définitions de Lewis des acides et des bases

En 1923, GN Lewis a suggéré une autre façon de voir la réaction entre les ions H + et OH- . Dans le modèle Brnsted, lion OH- est lespèce active dans cette réaction il accepte un ion H + pour former une liaison covalente. Dans le modèle de Lewis, lion H + est lespèce active qui accepte une paire délectrons de lion OH- pour former une liaison acovalente.

Chez Lewis théorie des réactions acide-base, les bases donnent des paires délectrons et les acides acceptent des paires délectrons. Un acide de Lewis est donc toute substance, telle que lion H +, qui peut accepter une paire délectrons non liés. En dautres termes, lacide aLewis est un accepteur de paires délectrons. Une base de Lewis est toute substance, telle que lion OH-, qui peut donner une paire délectrons non liés. Une base de Lewis est donc un donneur de paires délectrons.

Un avantage de la théorie de Lewis est la façon dont elle complète le modèle des réactions doxydoréduction. Les réactions doxydoréduction impliquent un transfert délectrons dun atome à un autre, avec un changement net du nombre doxydation dun ou de plusieurs atomes.

La théorie de Lewis suggère que les acides réagissent avec les bases pour partager une paire délectrons, sans changement dans le nombre doxydation de tous les atomes. De nombreuses réactions chimiques peuvent être classées dans lune ou lautre de ces classes. Soit les électrons sont transférés dun atome à un autre, soit les atomes se réunissent pour partager une paire délectrons.

Le principal avantage de la théorie de Lewis est la façon dont ite augmente le nombre dacides et donc le nombre de réactions acides-basiques . Dans la théorie de Lewis, un acide est un ion ou une molécule qui peut accepter une paire délectrons de valence non liés. Dans la section précédente, nous avons conclu que les ions Al3 + formonds à six molécules deau pour donner un ion complexe.

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

Ceci est un exemple de réaction acide-base de Lewis. La structure de Lewis de leau suggère que cette molécule a des paires non liantes délectrons de valence et peut donc agir comme une base de Lewis.La configuration électronique de lion Al3 + suggère que cet ion a des orbitales 3s, 3p et 3d vides qui peuvent être utilisées pour contenir des paires délectrons non liants par les molécules deau voisines.

Al3 + = 3s0 3p03d0

Ainsi, lion Al (H2O) 63+ est formé lorsquun ion Al3 + agissant comme un acide de Lewis capte six paires délectrons du voisinage molécules deau agissant comme des bases de Lewis pour donner un complexe acide-base, ou un teint.

Le roi acide-base de Lewis explique pourquoi le BF3 réagit avec lammoniac. BF3 est une molécule trigonale-planaire car les électrons ne peuvent être trouvés quà trois endroits dans la coquille de valence de latome de bore. En conséquence, latome de bore est sp2hybridé, ce qui laisse un 2pzorbital vide sur latome de bore. BF3 peut donc agir comme un accepteur de paire délectrons, ou acide de Lewis. Il peut utiliser le 2pzorbital vide pour capter une paire délectrons non liés dune base de Lewis pour former une liaison covalente. BF3 réagit donc avec des bases de Lewis telles que NH3 pour former des complexes de base acide dans lesquels tous les atomes ont une couche remplie délectrons de valeur, comme le montre la figure ci-dessous.

La théorie acide-base de Lewis peut également être utilisée pour expliquer pourquoi les oxydes métalliques tels que le CO2 se dissolvent dans leau pour former des acides, tels que sous forme dacide carbonique H2CO3.

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

Au cours de cette réaction , la molécule deau agit comme un donneur de paires délectrons, ou base de Lewis. Laccepteur de paire délectrons est latome de carbone dans le CO2. Lorsque latome de carbone capte une paire délectrons de la molécule deau, il na plus besoin de former de doubles liaisons avec les deux autres atomes doxygène comme le montre la figure ci-dessous

Lun des atomes doxygène de lintermédiaire formé lorsque leau est ajoutée au CO2 porte une charge positive; un autre porte une charge négative. Après quun ion H + a été transféré de lun de ces atomes doxygène à lautre, tous les atomes doxygène dans le composé sont électriquement neutres. Le résultat net de la réaction entre le CO2 et leau est donc lacide carbonique, H2CO3.