Syrer og baser (Norsk)

Lewis-definisjonene av syrer og baser

I 1923 foreslo GN Lewis en annen måte å se på reaksjonen mellom H + og OH-ioner . I Bronsted-modellen er OH-ionen den aktive arten i denne reaksjonen den aksepterer et H + ion for å danne en kovalent binding. I Lewis-modellen er H + -ionen den aktive arten, og aksepterer et par elektroner fra OH-ionet for å danne en kovalent binding.

I Lewis teori om syre-basereaksjoner, baser donerer par av elektroner og syrer godtar par av elektroner. En Lewis-syre er derfor ethvert stoff, slik som H + -ionet, som kan akseptere et par ikke-bindende elektroner. Med andre ord er aLewis syre en elektronpar-akseptor. En Lewis-base er et hvilket som helst stoff, slik som OH-ionet, som kan donere et par ikke-bindende elektroner. En Lewis-base er derfor en elektron-pardonor.

En fordel med Lewis-teorien er måten den utfyller modellen for oksidasjonsreduksjonsreaksjoner. Oksidasjonsreduksjonsreaksjoner involverer overføring av elektroner fra ett atom til et annet, med en netto endring i oksidasjonsnummeret på ett eller mer.

Lewis-teorien antyder at syrer reagerer med baser på et delt par elektroner, uten endring i oksidasjonstallene til noen atomer. Mange kjemiske reaksjoner kan sorteres i en eller en av disse klassene. Enten overføres elektroner fra oneatom til en annen, eller atomene kommer sammen for å dele et par elektroner.

Den viktigste fordelen med Lewis-teorien er måten den utvider antall syrer og derfor antall syrebaserte reaksjoner . I Lewis-teorien er en syre hvilket som helst ion eller molekyl som kan akseptere et par ikke-bindende valenselektroner. I forrige avsnitt konkluderte vi med at Al3 + -ioner binder seg til seks vannmolekyler for å gi et komplekst ion.

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

Dette er et eksempel på en Lewis-syre-base-reaksjon. Lewis-strukturen av vann antyder at dette molekylet har ikke-bindende par av valenselektroner og derfor kan fungere som en Lewis-base. Elektronkonfigurasjonen av Al3 + -ionen antyder at dette ionet har tomme 3s, 3p og 3dorbitaler som kan brukes til å holde par ikke-bindende elektroner. av nærliggende vannmolekyler.

Al3 + = 3s0 3p03d0

Dermed blir Al (H2O) 63+ ionen dannet når et Al3 + -ion som fungerer som en Lewis-syre, plukker opp seks par elektroner fra vannmolekyler som fungerer som Lewis-baser for å gi et syrebasekompleks, eller hudfarge.

Lewis-syre-base-legemet forklarer hvorfor BF3 reagerer med ammoniakk. BF3 er et trigonal-plan molekyl fordi elektroner bare finnes tre steder i boratomets valensskall. Som et resultat blir boratomet sp2hybridisert, noe som etterlater et tomt 2pzorbital på boratomet. BF3 kan derfor fungere som anelektronpar-akseptor, eller Lewis-syre. Den kan bruke den tomme 2pzorbitalen til å plukke opp et par ikke-bindende elektroner fra en Lewisbase for å danne en kovalent binding. BF3 reagerer derfor med Lewis-baser som NH3 for å danne syrebasekomplekser der alle atomene har et fylt skall av valenselektroner, som vist i figuren nedenfor.

Lewis-syrebaseteorien kan også brukes til å forklare whynonmetal oksider som CO2 oppløses i vann til formsyrer, slik som karbonsyre H2CO3.

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

I løpet av denne reaksjonen , fungerer vannmolekylet som anelektronpar-donor, eller Lewis-base. Elektronpar-akseptoren er karbonatomet i CO2. Når karbonatomet plukker opp et par elektroner fra vannmolekylet, trenger det ikke lenger å danne dobbeltbindinger med begge de andre oksygenatomene som vist i figuren nedenfor

Ett av oksygenatomene i mellomproduktet som dannes når vann tilsettes CO2 har en positiv ladning; en annen bærer en negativ ladning. Etter at et H + -ion har blitt overført fra et av disse oksygenatomene til den andre, er alle oksygenatomene i forbindelsen elektrisk nøytrale. Nettoresultatet av reaksjonen mellom CO2 og vann er derfor karbonsyre, H2CO3.