Bij een Lewis-zuur-base-reactie accepteert het zuur elektronen, terwijl de base elektronen afstaat. Deze kijk op zuren en basen stelt chemici in staat om het gedrag van stoffen die niet passen in de klassieke kijk op zuren en basen beter te begrijpen. Van oudsher zijn zuren materialen die waterstofionen vormen (H+) in een waterige oplossing, terwijl basen hydroxide-ionen (OH) vormen. Een meer algemene opvatting is dat zuren protonen afstaan, de H+ ionen, terwijl basen protonen accepteren. De Lewis-definitie is breder dan deze uitleg omdat het gaat over gevallen waarin er geen waterstofion is. Een dergelijk model is belangrijk bij biologische reacties zoals die met ijzer en hemoglobine, waarbij geen proton wordt overgedragen. Deze reacties kunnen worden beschreven met behulp van de Lewis-zuur-base-reactiedefinities.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Een Lewis-zuur-base-reactie omvat een overdracht van elektronen van de base naar het zuur, wat resulteert in een nieuwe covalente binding. De Lewis-manier van kijken naar zuren en basen als elektronenacceptoren en -donoren is breder dan de traditionele waterstofion of proton-gebaseerde methode en is nuttig bij het beschrijven van reacties waarin er geen proton is overdracht.
De Lewis-beschrijving van traditionele zuur-base-reacties
Voor reacties waarbij gewone zuren en basen betrokken zijn, verschilt de Lewis-visie van de reactie van de traditionele beschrijvingen van Arrhenius en Bronsted-Lowry, maar de resultaten zijn identiek. Wanneer bijvoorbeeld zoutzuur (HCl) reageert met de base natriumhydroxide (NaOH), dissociëren beide in water om H te vormen+, Cl-, Nee+ en OH- ionen. De H+ en OH- ionen van zuren en basen vormen altijd H2O, en in dit geval vormen de natrium- en chloorionen natriumchloride of gewoon keukenzout, dat in oplossing blijft.
Een andere manier om naar zuur-base reacties te kijken is dat het zuur altijd een proton levert, de waterstofion, terwijl de base altijd een proton accepteert via het hydroxide-ion, de twee combineren tot water vormen. Daarom is een zuur elke stof die een protondonor is en een base elke stof die een proton accepteert.
De Lewis-visie van de reactie richt zich op de elektronen. Wanneer HCl dissocieert in ionen, verliest het waterstofion een elektron aan het chloorion. Wanneer NaOH dissocieert, krijgt het hydroxide-ion een elektron van het natriumion. Het hydroxide-ion bestaat uit een zuurstofatoom met zes elektronen in de buitenste elektronenschil en een waterstofatoom met één elektron. Het heeft het extra hydroxide-ion-elektron voor in totaal acht elektronen beschikbaar voor chemische binding. Twee ervan worden gedeeld met het waterstofatoom in een covalente binding, terwijl de andere zes ongebonden paren zijn. In de Lewis-visie doneert het hydroxide-ion een elektronenpaar aan het waterstofion om een tweede covalente binding te vormen, waardoor een watermolecuul wordt geproduceerd. Voor Lewis-zuur-base-reacties is een zuur elke stof die elektronen accepteert, terwijl een base elektronen afstaat.
Niet-proton Lewis-zuur-base-reacties
De op Lewis-elektronen gebaseerde definitie van zuren en basen is breed en maakt de beschrijving mogelijk van reacties waarin geen proton aanwezig is. Bijvoorbeeld boortrifluoride (BF3) en ammoniak (NH3), reageren om ammoniak-boortrifluoride te vormen, [B(NH3)F3]. Boortrifluoride is een Lewis-zuur dat een elektronenpaar accepteert van ammoniak, een Lewis-base. Ammoniak heeft een niet-gebonden elektronenpaar dat het doneert en dat het booratoom accepteert om een covalente binding te vormen.
Andere Lewis-zuur-base-reacties omvatten de metaalionen van ijzer, magnesium en zink, die belangrijk zijn in veel biologische chemische reacties. Dergelijke reacties omvatten geen protonoverdracht, maar kunnen worden beschreven als zuur-basereacties met behulp van de Lewis-definities.