Hva skjer i en Lewis-syrebasereaksjon?

I en Lewis syre-base reaksjon aksepterer syren elektroner, mens basen donerer elektroner. Dette synet på syrer og baser gjør det mulig for kjemikere å forstå oppførselen til stoffer som ikke passer inn i det klassiske synet på syrer og baser. Tradisjonelt er syrer materialer som danner hydrogenioner (H⁺) i en vannoppløsning, mens baser danner hydroksidioner (OH). Et mer generelt syn er at syrer donerer protoner, H⁺ mens baser aksepterer protoner. Lewis-definisjonen er bredere enn denne forklaringen ved at den tar for seg tilfeller der det ikke er noe hydrogenion. En slik modell er viktig i biologiske reaksjoner som de som involverer jern og hemoglobin, der ingen proton overføres. Disse reaksjonene kan beskrives ved bruk av Lewis-syre-base reaksjonsdefinisjonene.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

En Lewis-syrebasreaksjon innebærer en overføring av elektroner fra basen til syren, noe som resulterer i en ny kovalent binding. Lewis-måten å se på syrer og baser som elektronakseptorer og givere er bredere enn den tradisjonelle hydrogenion eller protonbasert metode og er nyttig for å beskrive reaksjoner der det ikke er noen proton overføre.

For reaksjoner som involverer vanlige syrer og baser, skiller Lewis-synet på reaksjonen seg fra den tradisjonelle Arrhenius- og Bronsted-Lowry-beskrivelsen, men resultatene er identiske. For eksempel når saltsyre (HCl) reagerer med basen natriumhydroksyd (NaOH), dissosieres begge i vann for å danne H⁺, Cl^-, Na⁺ og OH^- ioner. H⁺ og OH^- ioner av syrer og baser kombineres alltid for å danne H₂O, og i dette tilfellet danner natrium- og klorionene natriumklorid eller vanlig bordsalt, som forblir i oppløsning.

En annen måte å se på syre-base reaksjoner er at syren alltid gir et proton, den hydrogenion, mens basen alltid aksepterer et proton via hydroksydionet, de to kombinerer til danne vann. Derfor er en syre et hvilket som helst stoff som er en protondonor, og en base er et hvilket som helst stoff som aksepterer et proton.

Lewis-synet på reaksjonen fokuserer på elektronene. Når HCl dissosieres i ioner, mister hydrogenionen et elektron til klorionet. Når NaOH dissosierer, får hydroksydionen et elektron fra natriumionet. Hydroksydionet består av et oksygenatom med seks elektroner i det ytre elektronskallet og et hydrogenatom med ett elektron. Den har det ekstra hydroksydionelektronet for totalt åtte elektroner tilgjengelig for kjemisk binding. To av dem deles med hydrogenatomet i en kovalent binding, mens de andre seks er ubundne par. I Lewis-synet donerer hydroksydionen et elektronpar til hydrogenionet for å danne en andre kovalent binding, og produserer et vannmolekyl. For Lewis-syrebasreaksjoner er en syre et hvilket som helst stoff som aksepterer elektroner mens en base donerer elektroner.

Lewis-elektronbaserte definisjon av syrer og baser er bred og tillater beskrivelse av reaksjoner der ingen proton er til stede. For eksempel bortrifluorid (BF₃) og ammoniakk (NH₃reagerer for å danne ammoniakk-bor-trifluorid, [B (NH₃) F₃]. Bortrifluorid er en Lewis-syre som aksepterer et elektronpar fra ammoniakk, en Lewis-base. Ammoniakk har et ikke-bundet elektronpar som det donerer, og som boratomet godtar for å danne en kovalent binding.

Andre Lewis-syre-basereaksjoner involverer metallionene av jern, magnesium og sink, som er viktige i mange biologiske kjemiske reaksjoner. Slike reaksjoner involverer ikke protonoverføring, men kan beskrives som syre-basereaksjoner ved bruk av Lewis-definisjonene.