Ácidos e bases

As definições de Lewis de ácidos e bases

Em 1923, GN Lewis sugeriu outra maneira de olhar para a reação entre os íons H + e OH- . No modelo de Brnsted, o íon OH- é a espécie ativa nesta reação ele aceita um íon H + para formar uma ligação covalente. No modelo de Lewis, o íon H + é a espécie ativa que aceita um par de elétrons do íon OH- para formar uma ligação acovalente.

No Lewis teoria das reações ácido-base, as bases doam pares de elétrons e os ácidos aceitam pares de elétrons. Um ácido de Lewis é, portanto, qualquer substância, como o íon H +, que pode aceitar um par de elétrons não ligados. Em outras palavras, um ácido de Lewis é um aceitador de par de elétrons. Uma base de Lewis é qualquer substância, como o íon OH, que pode doar um par de elétrons não ligados. Uma base de Lewis é, portanto, um paronador de elétrons.

Uma vantagem da teoria de Lewis é a maneira como ela complementa o modelo de reações de oxidação-redução. As reações de oxidação-redução envolvem uma transferência de elétrons de um átomo para outro, com uma mudança líquida no número de oxidação de um ou mais átomos.

A teoria de Lewis sugere que os ácidos reagem com as bases ao par de elétrons de sharea, sem alteração nos números de oxidação de quaisquer átomos. Muitas reações químicas podem ser classificadas em uma ou outra dessas classes. Ou os elétrons são transferidos de um átomo para outro ou os átomos se unem para compartilhar um par de elétrons.

A principal vantagem da teoria de Lewis é a maneira como ela expande o número de ácidos e, portanto, o número de reações ácidas básicas . Na teoria de Lewis, um ácido é qualquer íon ou molécula que pode aceitar um par de elétrons de valência não ligados. Na seção anterior, concluímos que os íons Al3 + substituem seis moléculas de água para dar um íon complexo.

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

Este é um exemplo de uma reação ácido-base de Lewis. A estrutura de Lewiss da água sugere que esta molécula tem pares não ligados de elétrons de valência e pode, portanto, atuar como uma base de Lewis. A configuração do elétron do íon Al3 + sugere que este íon tem 3s, 3p e 3dorbitais vazios que podem ser usados para manter pares de elétrons não ligados por moléculas de água vizinhas.

Al3 + = 3s0 3p03d0

Assim, o íon Al (H2O) 63+ é formado quando um íon Al3 + agindo como um ácido de Lewis pega seis pares de elétrons dos vizinhos moléculas de água atuando como bases de Lewis para dar um complexo ácido-base, ou tez.

A terapia ácido-base de Lewis explica por que o BF3 reage com a amônia. O BF3 é uma molécula trigonal-planar porque os elétrons podem ser encontrados em apenas três lugares na camada de valência do átomo de boro. Como resultado, o átomo de boro é hibridizado em sp2, o que deixa um 2pzorbital vazio no átomo de boro. O BF3 pode, portanto, atuar como um aceptor de par de elétrons, ou ácido de Lewis. Ele pode usar o 2pzorbital vazio para pegar um par de elétrons não ligados de uma Lewisbase para formar uma ligação covalente. O BF3, portanto, reage com as bases de Lewis, como o NH3, para formar complexos ácidos-básicos nos quais todos os átomos têm uma camada preenchida de elétrons de valência, conforme mostrado na figura abaixo.

A teoria ácido-base de Lewis também pode ser usada para explicar como os óxidos de metal, como o CO2, se dissolvem na água em formáceos, como como ácido carbônico H2CO3.

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

No decurso desta reação , a molécula de água atua como um doador de par de elétrons, ou base de Lewis. O receptor de par de elétrons é o átomo de carbono em CO2. Quando o átomo de carbono pega um par de elétrons da molécula de água, ele não precisa mais formar ligações duplas com os outros átomos de oxigênio, conforme mostrado na figura abaixo

Um dos átomos de oxigênio no intermediário formado quando a água é adicionada ao CO2 carrega uma carga positiva; outro carrega uma carga negativa. Depois que um íon H + foi transferido de um desses átomos de oxigênio para o outro, todos os átomos de oxigênio no composto são eletricamente neutros. O resultado líquido da reação entre CO2e água é, portanto, ácido carbônico, H2CO3.