Was passiert bei einer Lewis-Säure-Base-Reaktion?

Bei einer Lewis-Säure-Base-Reaktion nimmt die Säure Elektronen auf, während die Base Elektronen abgibt. Diese Sichtweise auf Säuren und Basen ermöglicht es Chemikern, das Verhalten von Substanzen besser zu verstehen, die nicht in die klassische Sichtweise von Säuren und Basen passen. Traditionell sind Säuren Materialien, die Wasserstoffionen (H⁺) in einer wässrigen Lösung, während Basen Hydroxidionen (OH) bilden. Eine verallgemeinerte Ansicht ist, dass Säuren Protonen, die H⁺ Ion, während Basen Protonen aufnehmen. Die Lewis-Definition ist weiter gefasst als diese Erklärung, da sie Fälle behandelt, in denen kein Wasserstoffion vorhanden ist. Ein solches Modell ist wichtig bei biologischen Reaktionen, wie etwa solchen mit Eisen und Hämoglobin, bei denen kein Proton übertragen wird. Diese Reaktionen können unter Verwendung der Lewis-Säure-Base-Reaktionsdefinitionen beschrieben werden.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Bei einer Lewis-Säure-Base-Reaktion werden Elektronen von der Base auf die Säure übertragen, was zu einer neuen kovalenten Bindung führt. Die Lewis-Methode, Säuren und Basen als Elektronenakzeptoren und -donatoren zu betrachten, ist breiter als die traditionelle Wasserstoffionen- oder Protonen-basierte Methode und ist nützlich bei der Beschreibung von Reaktionen, bei denen kein Proton vorhanden ist Transfer.

Bei Reaktionen mit üblichen Säuren und Basen weicht die Lewis-Ansicht der Reaktion von den traditionellen Beschreibungen von Arrhenius und Bronsted-Lowry ab, aber die Ergebnisse sind identisch. Wenn beispielsweise Salzsäure (HCl) mit der Base Natriumhydroxid (NaOH) reagiert, dissoziieren beide in Wasser zu H⁺, Cl^-, N / A⁺ und OH^- Ionen. Das H⁺ und OH^- Ionen von Säuren und Basen verbinden sich immer zu H₂O, und in diesem Fall bilden die Natrium- und Chlorionen Natriumchlorid oder Kochsalz, das in Lösung bleibt.

Eine andere Sichtweise auf Säure-Base-Reaktionen besteht darin, dass die Säure immer ein Proton liefert, das Wasserstoffion, während die Base über das Hydroxidion immer ein Proton aufnimmt, verbinden sich die beiden zu Wasser bilden. Daher ist eine Säure jede Substanz, die ein Protonendonor ist, und eine Base ist jede Substanz, die ein Proton aufnimmt.

Die Lewis-Ansicht der Reaktion konzentriert sich auf die Elektronen. Wenn HCl in Ionen dissoziiert, verliert das Wasserstoffion ein Elektron an das Chlorion. Wenn NaOH dissoziiert, erhält das Hydroxid-Ion ein Elektron vom Natrium-Ion. Das Hydroxid-Ion besteht aus einem Sauerstoffatom mit sechs Elektronen in seiner äußeren Elektronenhülle und einem Wasserstoffatom mit einem Elektron. Es hat das zusätzliche Hydroxid-Ionen-Elektron für insgesamt acht Elektronen, die für die chemische Bindung zur Verfügung stehen. Zwei von ihnen sind mit dem Wasserstoffatom in einer kovalenten Bindung geteilt, während die anderen sechs ungebundene Paare sind. Nach Lewis-Sicht spendet das Hydroxid-Ion ein Elektronenpaar an das Wasserstoff-Ion, um eine zweite kovalente Bindung zu bilden, wodurch ein Wassermolekül entsteht. Bei Lewis-Säure-Base-Reaktionen ist eine Säure jede Substanz, die Elektronen aufnimmt, während eine Base Elektronen abgibt.

Die Lewis-Elektronen-basierte Definition von Säuren und Basen ist weit gefasst und ermöglicht die Beschreibung von Reaktionen, bei denen kein Proton vorhanden ist. Zum Beispiel Bortrifluorid (BF₃) und Ammoniak (NH₃), reagieren zu Ammoniak-Bortrifluorid, [B(NH₃)F₃]. Bortrifluorid ist eine Lewis-Säure, die ein Elektronenpaar von Ammoniak, einer Lewis-Base, aufnimmt. Ammoniak hat ein nicht gebundenes Elektronenpaar, das es abgibt und das das Boratom akzeptiert, um eine kovalente Bindung zu bilden.

Andere Lewis-Säure-Base-Reaktionen beinhalten die Metallionen von Eisen, Magnesium und Zink, die in vielen biologischen chemischen Reaktionen wichtig sind. Solche Reaktionen beinhalten keinen Protonentransfer, sondern können mit den Lewis-Definitionen als Säure-Base-Reaktionen beschrieben werden.