Mis juhtub Lewise happe aluse reaktsioonis?

Lewise happe-aluse reaktsioonis võtab hape vastu elektrone, alus aga elektrone. See vaade hapetele ja alustele võimaldab keemikutel paremini mõista ainete käitumist, mis ei sobi klassikalisse hapete ja aluste vaatesse. Traditsiooniliselt on happed materjalid, mis moodustavad vesinikioone (H⁺) vesilahuses, samal ajal kui alused moodustavad hüdroksiidi ioone (OH). Üldisem seisukoht on, et happed loovutavad prootoneid H⁺ ioonid, samas kui alused aktsepteerivad prootoneid. Lewise määratlus on sellest selgitusest laiem, kuna käsitleb juhtumeid, kus vesinikioon puudub. Selline mudel on oluline bioloogilistes reaktsioonides, näiteks raua ja hemoglobiini sisaldavates reaktsioonides, kus prooton ei kandu üle. Neid reaktsioone saab kirjeldada Lewise happe-aluse reaktsiooni määratluste abil.

TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)

Lewise happe-aluse reaktsioon hõlmab elektronide ülekannet alusest happesse, mille tulemuseks on uus kovalentne side. Lewise viis vaadelda happeid ja aluseid kui elektronide aktseptoreid ja doonoreid on tavapärasest laiem vesinikioon või prootonipõhine meetod ning see on kasulik reaktsioonide kirjeldamisel, milles prooton puudub üleandmine.

Reaktsioonide puhul, mis hõlmavad tavalisi happeid ja aluseid, erineb reaktsiooni Lewise vaade traditsioonilistest Arrheniuse ja Bronsted-Lowry kirjeldustest, kuid tulemused on identsed. Näiteks kui vesinikkloriidhape (HCl) reageerib naatriumhüdroksiidi (NaOH) alusega, siis mõlemad eralduvad vees, moodustades H⁺, Cl^-, Na⁺ ja OH^- ioonid. H⁺ ja OH^- hapete ja aluste ioonid ühendavad alati H₂O ja sel juhul moodustavad naatrium- ja klooriioonid naatriumkloriidi või tavalise lauasoola, mis jääb lahusesse.

Teine viis happe-aluse reaktsioonide vaatlemiseks on see, et hape annab alati prootoni - vesinikioon, samal ajal kui alus aktsepteerib prootoni alati hüdroksiidi iooni kaudu, ühendades need kaks moodustavad vett. Seetõttu on hape mis tahes aine, mis on prootonidoonor, ja alus on mis tahes aine, mis aktsepteerib prootoni.

Lewise vaade reaktsioonist keskendub elektronidele. Kui HCl laguneb ioonideks, kaotab vesinikioon klooriiooniks elektroni. Kui NaOH dissotsieerub, saab hüdroksiidi ioon naatriumioonist elektroni. Hüdroksiidi ioon koosneb hapniku aatomist, mille välises elektronkestas on kuus elektroni, ja ühe elektroniga vesiniku aatomist. Sellel on lisahüdroksiidi ioonelektron kokku kaheksa elektronide jaoks, mis on keemiliseks sidumiseks saadaval. Neist kaks on vesinikuaatomiga kovalentse sidemega ühised, ülejäänud kuus on sidumata paarid. Lewise vaates annetab hüdroksiidi ioon vesinikioonile elektronpaari, moodustades teise kovalentse sideme, mis tekitab veemolekuli. Lewise happe-aluse reaktsioonide puhul on hape mis tahes aine, mis aktsepteerib elektrone, samal ajal kui alus elektrone loovutab.

Hapete ja aluste Lewise elektronipõhine määratlus on lai ja võimaldab kirjeldada reaktsioone, milles prooton puudub. Näiteks boortrifluoriid (BF₃) ja ammoniaak (NH₃) reageerides moodustub ammoniaagiboor-trifluoriid [B (NH₃) F₃]. Boortrifluoriid on Lewise hape, mis aktsepteerib ammoniaagist elektronpaari, Lewise alust. Ammoniaagil on sidumata elektronpaar, mille ta annetab ja mille booriaatom aktsepteerib kovalentse sideme moodustamiseks.

Teised Lewise happe-aluse reaktsioonid hõlmavad raua, magneesiumi ja tsingi metalliioone, mis on olulised paljudes bioloogilistes keemilistes reaktsioonides. Sellised reaktsioonid ei hõlma prootonite ülekannet, kuid neid saab Lewise määratluste abil kirjeldada happe-aluse reaktsioonidena.