ماذا يحدث في تفاعل قاعدة حمض لويس؟

في تفاعل حمض لويس القاعدي ، يقبل الحمض الإلكترونات ، بينما تتبرع القاعدة بالإلكترونات. تسمح وجهة النظر هذه للأحماض والقواعد للكيميائيين بفهم أفضل لسلوك المواد التي لا تتناسب مع النظرة الكلاسيكية للأحماض والقواعد. تقليديا ، الأحماض هي مواد تشكل أيونات الهيدروجين (H⁺) في محلول مائي ، بينما تشكل القواعد أيونات الهيدروكسيد (OH). وجهة نظر أكثر عمومية هي أن الأحماض تتبرع بالبروتونات ، H⁺ أيون ، بينما تقبل القواعد البروتونات. يعتبر تعريف لويس أوسع من هذا التفسير من حيث أنه يتعامل مع الحالات التي لا يوجد فيها أيون هيدروجين. مثل هذا النموذج مهم في التفاعلات البيولوجية مثل تلك التي تنطوي على الحديد والهيموغلوبين ، حيث لا يتم نقل البروتون. يمكن وصف هذه التفاعلات باستخدام تعريفات تفاعل حمض القاعدة.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

يتضمن تفاعل حمض-قاعدة لويس نقل الإلكترونات من القاعدة إلى الحمض ، مما ينتج عنه رابطة تساهمية جديدة. طريقة لويس للنظر إلى الأحماض والقواعد كمتقبلات ومانحين للإلكترون أوسع من الطريقة التقليدية أيون الهيدروجين أو طريقة تعتمد على البروتون وهي مفيدة في وصف التفاعلات التي لا يوجد فيها بروتون نقل.

بالنسبة للتفاعلات التي تتضمن أحماض وقواعد شائعة ، يختلف رأي لويس للتفاعل عن أوصاف أرينيوس وبرونستيد-لوري التقليدية ، لكن النتائج متطابقة. على سبيل المثال ، عندما يتفاعل حمض الهيدروكلوريك (HCl) مع هيدروكسيد الصوديوم الأساسي (NaOH) ، يتفكك كلاهما في الماء لتكوين H⁺، Cl^-، نا⁺ و OH^- الأيونات. يعمل H⁺ و OH^- تتحد أيونات الأحماض والقواعد دائمًا لتشكيل H.₂O ، وفي هذه الحالة ، تشكل أيونات الصوديوم والكلور كلوريد الصوديوم أو ملح الطعام الشائع ، والذي يبقى في المحلول.

هناك طريقة أخرى للنظر في التفاعلات الحمضية القاعدية وهي أن الحمض يوفر دائمًا بروتونًا أيون الهيدروجين ، بينما القاعدة تقبل دائمًا بروتونًا عبر أيون الهيدروكسيد ، يتحد الاثنان مع تشكل الماء. لذلك ، فإن الحمض هو أي مادة مانحة للبروتون ، والقاعدة هي أي مادة تقبل البروتون.

تركز وجهة نظر لويس للتفاعل على الإلكترونات. عندما يتفكك حمض الهيدروكلوريك إلى أيونات ، يفقد أيون الهيدروجين إلكترونًا إلى أيون الكلور. عندما ينفصل NaOH ، يكتسب أيون الهيدروكسيد إلكترونًا من أيون الصوديوم. يتكون أيون الهيدروكسيد من ذرة أكسجين بها ستة إلكترونات في غلافها الإلكتروني الخارجي وذرة هيدروجين بإلكترون واحد. يحتوي على إلكترون أيون هيدروكسيد إضافي لما مجموعه ثمانية إلكترونات متاحة للترابط الكيميائي. يتم مشاركة اثنين منهم مع ذرة الهيدروجين في رابطة تساهمية بينما الستة الآخرون هم أزواج غير مرتبطة. من وجهة نظر لويس ، يتبرع أيون الهيدروكسيد بزوج إلكترون لأيون الهيدروجين لتكوين رابطة تساهمية ثانية ، مما ينتج جزيء ماء. بالنسبة لتفاعلات حمض-قاعدية لويس ، فإن الحمض هو أي مادة تقبل الإلكترونات بينما تتبرع القاعدة بالإلكترونات.

إن تعريف لويس للأحماض والقواعد القائم على الإلكترون واسع ويسمح بوصف التفاعلات التي لا يوجد فيها بروتون. على سبيل المثال ، البورون ثلاثي فلوريد (BF₃) والأمونيا (NH₃) ، تتفاعل لتكوين ثلاثي فلوريد الأمونيا والبورون ، [B (NH₃)F₃]. ثلاثي فلوريد البورون هو حمض لويس الذي يقبل زوج إلكترون من الأمونيا ، وهي قاعدة لويس. تحتوي الأمونيا على زوج إلكترون غير مرتبط تتبرع به وأن ذرة البورون تقبل تكوين رابطة تساهمية.

تتضمن تفاعلات حمض لويس الأخرى أيونات المعادن من الحديد والمغنيسيوم والزنك ، والتي تعتبر مهمة في العديد من التفاعلات الكيميائية البيولوجية. لا تتضمن مثل هذه التفاعلات نقل البروتون ولكن يمكن وصفها بأنها تفاعلات حمضية قاعدية باستخدام تعريفات لويس.