Vad händer i en Lewis-syrabasreaktion?

I en Lewis-syrabasreaktion accepterar syran elektroner, medan basen donerar elektroner. Denna syn på syror och baser gör det möjligt för kemister att bättre förstå beteendet hos ämnen som inte passar in i den klassiska synen på syror och baser. Traditionellt är syror material som bildar vätejoner (H⁺i en vattenlösning, medan baser bildar hydroxidjoner (OH). En mer generaliserad uppfattning är att syror donerar protoner, H⁺ medan baser accepterar protoner. Lewis-definitionen är bredare än denna förklaring genom att den behandlar fall där det inte finns någon vätejon. En sådan modell är viktig i biologiska reaktioner såsom de som involverar järn och hemoglobin, där ingen proton överförs. Dessa reaktioner kan beskrivas med användning av Lewis-syrabas-reaktionsdefinitionerna.

TL; DR (för lång; Läste inte)

En Lewis-syrabasreaktion involverar en överföring av elektroner från basen till syran, vilket resulterar i en ny kovalent bindning. Lewis sätt att betrakta syror och baser som elektronacceptorer och givare är bredare än det traditionella vätejon eller protonbaserad metod och är användbar för att beskriva reaktioner där det inte finns något proton överföra.

För reaktioner som involverar vanliga syror och baser skiljer sig Lewis-synen på reaktionen från de traditionella beskrivningarna av Arrhenius och Bronsted-Lowry, men resultaten är identiska. Till exempel, när saltsyra (HCl) reagerar med basen natriumhydroxid (NaOH), dissocieras båda i vatten för att bilda H⁺Cl^-Na⁺ och OH^- joner. H⁺ och OH^- joner av syror och baser kombineras alltid för att bilda H₂O, och i detta fall bildar natrium- och klorjoner natriumklorid eller vanligt bordssalt, som förblir i lösning.

Ett annat sätt att titta på syrabasreaktioner är att syran alltid ger en proton, den vätejon, medan basen alltid accepterar en proton via hydroxidjonen, de två kombineras till bilda vatten. Därför är en syra vilken substans som helst som är en protondonator, och en bas är vilken substans som helst som accepterar en proton.

Lewis syn på reaktionen fokuserar på elektronerna. När HCl dissocieras i joner förlorar vätejonen en elektron till klorjonen. När NaOH dissocierar, får hydroxidjonen en elektron från natriumjonen. Hydroxidjonen består av en syreatom med sex elektroner i dess yttre elektronskal och en väteatom med en elektron. Den har den extra hydroxidjonelektronen för totalt åtta elektroner tillgängliga för kemisk bindning. Två av dem delas med väteatomen i en kovalent bindning medan de andra sex är obundna par. I Lewis-vyn donerar hydroxidjonen ett elektronpar till vätejonen för att bilda en andra kovalent bindning, vilket ger en vattenmolekyl. För Lewis-syrabasreaktioner är en syra vilken substans som accepterar elektroner medan en bas donerar elektroner.

Lewis-elektronbaserade definitionen av syror och baser är bred och möjliggör beskrivning av reaktioner där ingen proton finns. Till exempel bortrifluorid (BF₃) och ammoniak (NH₃reagera för att bilda ammoniak-bornrifluorid, [B (NH₃) F₃]. Bortrifluorid är en Lewis-syra som accepterar ett elektronpar från ammoniak, en Lewis-bas. Ammoniak har ett icke-bundet elektronpar som det donerar och som boratomen accepterar för att bilda en kovalent bindning.

Andra Lewis-syrabasreaktioner involverar metalljoner av järn, magnesium och zink, vilka är viktiga i många biologiska kemiska reaktioner. Sådana reaktioner involverar inte protonöverföring men kan beskrivas som syrabasreaktioner med användning av Lewis-definitionerna.