science >> Wetenschap >  >> Chemie

Wat gebeurt er in een Lewis-zuur-base-reactie?

In een Lewis-zuur-base-reactie accepteert het zuur elektronen, terwijl de base elektronen doneert. Dit beeld van zuren en basen stelt chemici in staat om het gedrag van stoffen die niet passen in het klassieke beeld van zuren en basen beter te begrijpen. Traditioneel zijn zuren materialen die waterstofionen (H +) vormen in een wateroplossing, terwijl basen hydroxide-ionen (OH) vormen. Een meer algemene opvatting is dat zuren protonen doneren, het H + ion, terwijl basen protonen accepteren. De Lewis-definitie is breder dan deze verklaring omdat het gevallen behandelt waarin er geen waterstofion is. Een dergelijk model is belangrijk bij biologische reacties zoals die waarbij ijzer en hemoglobine betrokken zijn, waarbij geen proton wordt overgedragen. Deze reacties kunnen worden beschreven met behulp van de Lewis zuur-base reactie definities.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Een Lewis zuur-base reactie omvat een overdracht van elektronen uit de base tot het zuur, resulterend in een nieuwe covalente binding. De Lewis-manier om zuren en basen te beschouwen als elektronenacceptoren en donoren is breder dan de traditionele waterstofion- of protongebaseerde methode en is nuttig bij het beschrijven van reacties waarbij er geen protonenoverdracht is.
De Lewis-beschrijving van traditioneel zuur- Basereacties

Voor reacties waarbij gewone zuren en basen betrokken zijn, verschilt de Lewis-kijk op de reactie van de traditionele Arrhenius en Bronsted-Lowry beschrijvingen, maar de resultaten zijn identiek. Wanneer bijvoorbeeld zoutzuur (HCl) reageert met het basische natriumhydroxide (NaOH), dissociëren beide in water om H <+> Cl, $ +, Na <+> en ionen te vormen. De H <+> en OH-ionen van zuren en basen combineren altijd tot H <20>, 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, het waterstofion, terwijl de base altijd een proton accepteert via het hydroxide-ion, de twee combineren om water te vormen. Daarom is een zuur elke substantie die een protondonor is, en een base is elke substantie die een proton accepteert.

De Lewis-visie van de reactie concentreert zich op de elektronen. Wanneer HC1 in ionen dissocieert, verliest het waterstofion een elektron aan het chloorion. Wanneer NaOH dissocieert, verkrijgt het hydroxide-ion een elektron uit het natriumion. Het hydroxide-ion bestaat uit een zuurstofatoom met zes elektronen in zijn 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-weergave doneert het hydroxide-ion een elektronenpaar aan het waterstofion om een tweede covalente binding te vormen, waarbij een watermolecuul wordt geproduceerd. Voor Lewis-zuur-base reacties is een zuur elke stof die elektronen accepteert, terwijl een base elektronen doneert.
Non-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. Boortrifluoride (BF 3) en ammoniak (NH 3) reageren bijvoorbeeld om ammoniak-boor trifluoride te vormen [B (NH 3) F <3). 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-base reacties met behulp van de Lewis-definities