산과 염기

산과 염기의 루이스 정의

1923 년에 GN Lewis는 H +와 OH- 이온 사이의 작용을 보는 또 다른 방법을 제안했습니다. . Brnsted 모델에서 OH- 이온은이 반응에서 활성 종입니다. 공유 결합을 형성하기 위해 H + 이온을 받아들입니다. 루이스 모델에서 H + 이온은 OH- 이온에서 전자 쌍을 받아 공유 결합을 형성하는 활성 종입니다.

루이스에서 산-염기 반응 이론, 염기는 전자 쌍을 기부하고 산은 전자 쌍을 허용합니다. 따라서 루이스 산은 H + 이온과 같은 한 쌍의 비 결합 전자를 받아 들일 수있는 모든 물질입니다. 즉, aLewis 산은 전자쌍 수용체입니다. 루이스 염기는 한 쌍의 비 결합 전자를 기증 할 수있는 OH- 이온과 같은 모든 물질입니다. 따라서 루이스 염기는 전자쌍 자입니다.

루이스 이론의 한 가지 장점은 산화-환원 반응 모델을 보완하는 방식입니다. 산화-환원 반응은 한 원자에서 다른 원자로 전자의 이동을 수반하며, 하나 이상의 원자의 산화 수에 순 변화가 있습니다.

루이스 이론은 산이 염기와 반응하여 어떤 원자의 산화 수에도 변화없이 전자 쌍을 공유한다고 제안합니다. 많은 화학 반응이 이러한 클래스 중 하나로 분류 될 수 있습니다. 전자는 하나의 원자에서 다른 원자로 전달되거나 원자가 함께 모여 한 쌍의 전자를 공유합니다.

루이스 이론의 주된 이점은 산의 수를 확장하는 방식이므로 산-염기 반응의 수를 늘릴 수 있다는 것입니다. . 루이스 이론에서 산은 한 쌍의 비 결합 원자가 전자를 수용 할 수있는 모든 이온 또는 분자입니다. 이전 섹션에서 Al3 + 이온이 6 개의 물 분자와 결합하여 복합 이온을 생성한다는 결론을 내 렸습니다.

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

이것은 루이스 산-염기 반응의 예입니다. 물의 루이스 구조는이 분자가 원자가 전자 쌍을 가지고 있으므로 루이스 염기로 작용할 수 있음을 시사합니다. 이웃 한 물 분자에 의해.

Al3 + = 3s0 3p03d0

따라서 Al (H2O) 63+ 이온은 루이스 산 역할을하는 Al3 + 이온이 이웃 한 곳에서 6 쌍의 전자를 픽업 할 때 형성됩니다. 물 분자는 루이스 염기로 작용하여 산-염기 복합체 또는 안색을 제공합니다.

루이스 산-염기 테로 이는 BF3가 암모니아와 반응하는 이유를 설명합니다. BF3는 붕소 원자의 원자가 쉘의 세 곳에서만 전자가 발견 될 수 있기 때문에 삼각 평면 분자입니다. 결과적으로 붕소 원자는 sp2 하이브리드 화되어 붕소 원자에 빈 2pzorbital을 남깁니다. 따라서 BF3는 전자쌍 수용체 또는 루이스 산으로 작용할 수 있습니다. 빈 2pzorbital을 사용하여 Lewisbase에서 한 쌍의 비 결합 전자를 선택하여 공유 결합을 형성 할 수 있습니다. 따라서 BF3는 NH3와 같은 루이스 염기와 반응하여 아래 그림과 같이 모든 원자가 채워진 원자가 전자 껍질을 갖는 산-염기 복합체를 형성합니다.

루이스 산-염기 이론은 CO2와 같은 비금속 산화물이 물에 용해되어 산을 형성하는 이유를 설명하는데도 사용할 수 있습니다. 탄산 H2CO3로.

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

이 반응 과정에서 , 물 분자는 전자쌍 기증자 또는 루이스 염기로 작용합니다. 전자쌍 수용체는 CO2의 탄소 원자입니다. 탄소 원자가 물 분자에서 한 쌍의 전자를 집어 올리면 아래 그림과 같이 더 이상 다른 산소 원자와 이중 결합을 형성 할 필요가 없습니다.

물이 CO2에 첨가 될 때 형성되는 중간체의 산소 원자 중 하나는 양전하를 전달합니다. 다른 하나는 음전하를 띠고 있습니다. H + 이온이 이러한 산소 원자 중 하나에서 다른 원자로 전달 된 후 화합물의 모든 산소 원자는 전기적으로 중성입니다. 따라서 CO2와 물 사이의 반응의 최종 결과는 탄산 H2CO3입니다.