Lewisin happo-emäs-reaktiossa happo hyväksyy elektroneja, kun taas emäs luovuttaa elektroneja. Tämä näkemys hapoista ja emäksistä antaa kemistien ymmärtää paremmin sellaisten aineiden käyttäytymistä, jotka eivät sovi klassiseen näkemykseen hapoista ja emäksistä. Perinteisesti hapot ovat materiaaleja, jotka muodostavat vetyioneja (H+) vesiliuoksessa, kun emäkset muodostavat hydroksidi-ioneja (OH). Yleisempi näkemys on, että hapot luovuttavat protoneja, H+ kun emäkset hyväksyvät protoneja. Lewisin määritelmä on tätä selitystä laajempi, koska se käsittelee tapauksia, joissa ei ole vetyionia. Tällainen malli on tärkeä biologisissa reaktioissa, kuten raudassa ja hemoglobiinissa, joissa protonia ei siirry. Näitä reaktioita voidaan kuvata käyttämällä Lewisin happo-emäs-reaktion määritelmiä.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Lewisin happo-emäs-reaktio sisältää elektronien siirtymisen emäksestä happoon, mikä johtaa uuteen kovalenttiseen sidokseen. Lewisin tapa tarkastella happoja ja emäksiä elektronien vastaanottajina ja luovuttajina on laajempi kuin perinteinen vetyioni tai protonipohjainen menetelmä ja on hyödyllinen kuvaamaan reaktioita, joissa ei ole protonia siirtää.
Lewisin kuvaus perinteisistä happo-emäksisistä reaktioista
Reaktioissa, joihin liittyy tavallisia happoja ja emäksiä, Lewisin näkemys reaktiosta eroaa perinteisistä Arrhenius- ja Bronsted-Lowry-kuvauksista, mutta tulokset ovat samat. Esimerkiksi kun suolahappo (HCl) reagoi emäksisen natriumhydroksidin (NaOH) kanssa, molemmat hajoavat vedessä muodostaen H+Cl-Na+ ja OH- ioneja. H+ ja OH- happojen ja emästen ionit yhdistyvät aina muodostaen H: n2O, ja tässä tapauksessa natrium- ja kloori-ionit muodostavat natriumkloridia tai tavallista pöytäsuolaa, joka pysyy liuoksessa.
Toinen tapa tarkastella happo-emäs-reaktioita on, että happo tarjoaa aina protonin, vetyioni, kun taas emäs hyväksyy aina protonin hydroksidi-ionin kautta, jolloin nämä kaksi yhdistyvät muodostavat vettä. Siksi happo on mikä tahansa aine, joka on protonin luovuttaja, ja emäs on mikä tahansa aine, joka hyväksyy protonin.
Lewis-näkymä reaktiosta keskittyy elektroneihin. Kun HCI hajoaa ioneiksi, vetyioni menettää elektroni kloori-ioniin. Kun NaOH hajoaa, hydroksidi-ioni saa elektronin natrium-ionista. Hydroksidi-ioni koostuu happiatomista, jonka ulommassa elektronikuoressa on kuusi elektronia, ja vetyatomista, jossa on yksi elektroni. Siinä on ylimääräinen hydroksidi-ioni-elektroni yhteensä kahdeksalle elektronille, jotka ovat käytettävissä kemialliseen sitoutumiseen. Kaksi niistä on jaettu vetyatomin kanssa kovalenttisessa sidoksessa, kun taas muut kuusi ovat sitoutumattomia pareja. Lewisin näkemyksen mukaan hydroksidi-ioni lahjoittaa vetyionille elektroniparin toisen kovalenttisen sidoksen muodostamiseksi, mikä tuottaa vesimolekyylin. Lewisin happo-emäs-reaktioissa happo on mikä tahansa aine, joka hyväksyy elektroneja, kun emäs luovuttaa elektroneja.
Ei-protoniset Lewisin happo- emäsreaktiot
Happojen ja emästen Lewisin elektronipohjainen määritelmä on laaja ja mahdollistaa kuvauksen reaktioista, joissa ei ole protonia. Esimerkiksi booritrifluoridi (BF3) ja ammoniakki (NH3), reagoi muodostaen ammoniakkibooritrifluoridia, [B (NH3) F3]. Booritrifluoridi on Lewis-happo, joka hyväksyy elektroniparin ammoniakista, Lewisin emäksen. Ammoniakilla on sitoutumaton elektronipari, jonka se luovuttaa ja jonka booriatomi hyväksyy muodostamaan kovalenttisen sidoksen.
Muihin Lewisin happo- emäsreaktioihin liittyy raudan, magnesiumin ja sinkin metalli-ioneja, jotka ovat tärkeitä monissa biologisissa kemiallisissa reaktioissa. Tällaiset reaktiot eivät sisällä protonisiirtoa, mutta ne voidaan kuvata happo-emäksisiksi reaktioksi käyttämällä Lewisin määritelmiä.
