Η χημεία θα ήταν ατελής χωρίς αλληλεπίδραση μεταξύ των οξέων Lewis και των βάσεων Lewis. Η θεωρία του οξέος Brønsted-Lowry έχει διαμορφώσει τη χημεία.
Ο GN Lewis, το 1923, πρότεινε ότι υπάρχει μεταφορά ηλεκτρονίων και όχι πρωτονίων. Αυτή η θεωρία βοήθησε τους χημικούς να προβλέψουν ένα ευρύτερο φάσμα αντιδράσεων μεταξύ Οξέων και Βάσεων.
Βασικές τακτικές
- Το οξύ Lewis είναι μια ουσία που μπορεί να δεχθεί ένα ζεύγος ηλεκτρονίων, ενώ η βάση Lewis είναι μια ουσία που μπορεί να δώσει ένα ζεύγος ηλεκτρονίων.
- Το οξύ Lewis και μια βάση αντιδρούν για να σχηματίσουν έναν συντονισμένο ομοιοπολικό δεσμό.
- Το οξύ και η βάση Lewis παίζουν σημαντικό ρόλο σε χημικές αντιδράσεις όπως οι αντιδράσεις οξέος-βάσης και η κατάλυση.
Lewis Acid vs Base
Το οξύ Lewis είναι ένα χημικό είδος που μπορεί να δεχθεί ένα ζεύγος ηλεκτρονίων, με έλλειψη ηλεκτρονίων άτομο κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης. Η βάση Lewis είναι ένα χημικό είδος που μπορεί Κάνε μια δωρεά ένα ζεύγος ηλεκτρονίων κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης και είναι μια ουσία που έχει άτομο πλούσιο σε ηλεκτρόνια.
Το Lewis Acid έχει άδεια κελύφη και χαρακτηρίζονται ως ηλεκτρόφιλα. Είναι ένα είδος που παρασύρεται σε έναν πυρήνα πλούσιο σε ηλεκτρόνια. Τα οξέα Lewis έχουν χαμηλότερη ενέργεια καθώς έχουν άδεια κελύφη.
Κυρίως όλα τα κατιόντα αποτελούν μέρος του είδους Lewis Acid. Αν ένα μόριο, ιόν ή άτομο τυχαίνει να έχει ένα ανεπαρκές σύνολο οκταδικών ηλεκτρονίων, συμπεριφέρονται ως οξύ Lewis.
Το Lewis Base έχει άφθονα κελύφη και υπάρχουν χαρακτηρισμένα ως πυρηνόφιλα και έχουν υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο από τα οξέα του Lewis. Ορμούν σε ένα θετικό φορτίο με το μοναδικό τους σύνολο ηλεκτρονίων.
Κυρίως όλα τα ανιόντα είναι μέρος του είδους Lewis Base. Εάν ένα μόριο, άτομο ή ιόν τυχαίνει να έχει ένα Lone σύνολο ηλεκτρονίων, συμπεριφέρονται ως Βάση Lewis.
Συγκριτικός πίνακας
| Παράμετροι σύγκρισης | Lewis Acid | Βάση Λιούις |
|---|---|---|
| Ενέργεια | Τα χημικά είδη έχουν χαμηλότερη ενέργεια. | Η χημική ενέργεια έχει μεγαλύτερη ενέργεια. |
| Ιόνες | Κυρίως όλα τα κατιόντα αποτελούν μέρος του είδους Lewis Acid. | Κυρίως όλα τα ανιόντα είναι μέρος του είδους Lewis Base. |
| Γνωστός όρος | Ηλεκτρόφιλος | Πυρηνόφιλος |
| Χαρακτηριστικό | Εμφάνιση θερμοδυναμικών χαρακτηριστικών κατά το σχηματισμό προσαγωγών. | Εμφάνιση κινητικής λειτουργίας. |
| Ηλεκτρόνια στο εξωτερικό κέλυφος | Ανεπαρκές σύνολο ηλεκτρονίων στο εξωτερικό του περίβλημα | Επιπλέον σύνολο ηλεκτρονίων ελεύθερα στο εξωτερικό του περίβλημα. |
Τι είναι το Lewis Acid;
Νωρίτερα το 1916, ο Lewis πρότεινε ότι τα άτομα σφίγγονται μεταξύ τους σε ένα χημικό πλαίσιο με την κατανομή των ηλεκτρονίων. Σύμφωνα με τον Gilbert N. Lewis, το οξύ μπορεί να προσελκύσει ένα σύνολο ηλεκτρονίων από ένα δεύτερο μόριο και να ολοκληρώσει μια σταθερή μορφή για ένα από τα άτομά του.
Ένα οξύ Lewis δεν είναι αυτόματα ένα οξύ Brønsted-Lowry. Όταν δίνεται ένα μοναδικό ηλεκτρόνιο από κάθε άτομο, ονομάζεται ομοιοπολικός δεσμός. Όταν το ένα και τα άλλα ηλεκτρόνια πλησιάζουν την άνοδο ενός από τα άτομα, ονομάζεται δεσμός συντεταγμένων.
Ο Lewis Acid περιορίζεται στο τριγωνικό επίπεδο ταξινόμηση. Είναι διαφορετικοί και αντιδρούν με τη Βάση Lewis για να διαμορφώσουν προσαγωγές. Το Lewis Acid επιβεβαιώνει το θερμοδυναμικό χαρακτηριστικό του προσαγωγή σχηματισμός.
Τα οξέα Lewis μπορούν να διακριθούν περαιτέρω με βάση τη σκληρότητα και την απαλότητα. Η σκληρότητα σημαίνει ότι δεν μπορούν να πολωθούν.
Με βάση τη σκληρότητα, τα οξέα: Βοράνια, κατιόντα αλκαλιμετάλλων, Η+
Με βάση την απαλότητα, τα οξέα: Ni(0), Ag+
Μερικά παραδείγματα απλών οξέων Lewis:
Τα οργανοβοράνια και τα τριαλογονίδια του βορίου είναι μερικά από τα απλά οξέα Lewis. Εικονογράφηση: BF3 + F− → BF4−
Μερικές φορές το Lewis Acid μπορεί να εξασφαλίσει δύο βάσεις Lewis:
Παράδειγμα: SiF4 + 2 F− → SiF62− (εξαφθοροπυριτικό)
Μερικά παραδείγματα σύνθετων οξέων Lewis:
Μερικές φορές ορισμένες από τις χημικές ενώσεις απαιτούν πρόσθετη ενεργοποίηση. Το χρειάζονται πριν παράγουν το προϊόν προσθήκης όταν αντιδρούν με τη Lewis Base.
- Συνήθως, το Monomeric BH3 δεν υπάρχει και χρειάζεται ένα βήμα ενεργοποίησης. Ο σχηματισμός προσαγωγών βορανίου οφείλεται στο στάδιο ενεργοποίησης της αποικοδόμησης του διβορανίου. Εικονογράφηση: B2H6 + 2 H− → 2 BH4− Αντίδραση: [Mg(H2O)6]2+ + 6 NH3 → [Mg(NH3)6]2+ + 6 H2O
- Συνήθως, τα τριαλογονίδια αλουμινίου δεν μπορούν να υπάρχουν στη διαμόρφωση του AIX3. Υπάρχει ως πολυμερές και συσσωματώνεται και αποικοδομείται από Βάσεις.
Εφαρμογή των οξέων Lewis:
- Αλκυλίωση Friedel-Crafts
- Σχηματισμός ιόντος άνθρακα που είναι εξαιρετικά ηλεκτροφιλικό. Εικονογράφηση: RCl +AlCl3 → R+ + AlCl4−
Τι είναι η Βάση Lewis;
Η θεωρία οξέος-βάσης Brønsted–Lowry δηλώνει ότι κάθε φορά που ένα Οξύ και μια Βάση αποκρίνονται μεταξύ τους, το οξύ διαμορφώνει τη συζευγμένη βάση του. Η Βάση, από την άλλη πλευρά, ανταλλάσσει ένα πρωτόνιο και διαμορφώνει το συζυγές οξύ του.
Η Θεωρία Lewis έχει καθιερωθεί με βάση την ηλεκτρονική δομή. Η Βάση Lewis μπορεί να μοιράσει ένα σύνολο ηλεκτρονίων στο H+ (πρωτόνιο) και η συζευγμένη βάση της θεωρίας οξέος-βάσης Brønsted-Lowry σχηματίζεται χάνοντας H+.
Έτσι, κοιτάζοντας τη θεωρία οξέος-βάσης του Brønsted–Lowry και τη θεωρία Lewis, μια βάση Lewis μπορεί επίσης να ταξινομηθεί ως βάση Brønsted–Lowry.
Οι Βάσεις Lewis είναι συμβατικές αμίνες (αμμωνία), πυριδίνη και παράγωγα, και αλκυλαμίνες. Η βάση Lewis έχει την υψηλότερη κατειλημμένη μοριακή τροχιά, και αυτοί επιβεβαιώνουμε το κινητικό χαρακτηριστικό του σχηματισμού προσαγωγής.
Οι βάσεις Lewis διακρίνονται περαιτέρω με βάση τη σκληρότητα και την απαλότητα. Η απαλότητα σημαίνει ότι είναι πολωτικά και μεγαλύτερα.
Σκληρές βάσεις: Νερό, Χλώριο, Αμμωνία, Αμίνες.
Μαλακές βάσεις: Μονοξείδιο του άνθρακα, Θειοαιθέρες.
Εφαρμογή των Βάσεων Lewis:
Οι δότες ζεύγους ηλεκτρονίων που διαμορφώνουν ενώσεις με καθοριστικά προσαρμοστικά στοιχεία θεωρούνται ως βάσεις Lewis. Είναι γνωστοί ακόμη και ως Ligands. Έτσι, η εφαρμογή της Lewis Bases έγκειται ευρέως στη διαμόρφωση μεταλλικών καταλυτών.
Καθώς οι βάσεις Lewis σχηματίζουν πολλούς δεσμούς με τα οξέα Lewis, γίνονται πολυοδοντωτές (χηλικοποιητές).
Οι φαρμακευτικές εταιρείες εξαρτώνται από τις βάσεις Chiral Lewis, καθώς παρέχουν χειραλικότητα σε έναν καταλύτη. Αυτή η ιδιότητα διευκολύνει τον σχηματισμό ασύμμετρης κατάλυσης, η οποία είναι σημαντική για την παραγωγή φαρμακευτικών προϊόντων.
Κύριες διαφορές μεταξύ οξέος και βάσης Lewis
- Ένα οξύ Lewis αποκτά ένα σύνολο ηλεκτρονίων. Ο Lewis Base μοιράζει το ζευγάρι των ηλεκτρονίων του.
- Το Lewis Acid έχει πυρήνα πλούσιο σε ηλεκτρόνια. Η Βάση Lewis βιάζεται προς θετικά φορτισμένα άτομα ή μόρια.
- Το Lewis Acid έχει ένα ανεπαρκές σύνολο ηλεκτρονίων στο εξωτερικό του περίβλημα. Η Βάση Lewis έχει ένα επιπλέον σύνολο ηλεκτρονίων απαλλαγμένων από την εμπλοκή των χημικών δεσμών.
- Το Lewis Acid δεν έχει την υψηλότερη κατειλημμένη μοριακή τροχιά. Η μοριακή τροχιά του Lewis Bases είναι εξαιρετικά συγκεντρωμένη.
- Ένα οξύ Lewis δεν είναι οξύ Brønsted-Lowry. Η βάση Brønsted-Lowry μπορεί να είναι μια βάση Lewis.
- https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/cr60311a002
- https://www.thieme-connect.com/products/ejournals/html/10.1055/s-2005-869831
Τελευταία ενημέρωση: 11 Ιουνίου 2023
Έχω καταβάλει τόση προσπάθεια γράφοντας αυτήν την ανάρτηση ιστολογίου για να σας προσφέρω αξία. Θα είναι πολύ χρήσιμο για μένα, αν σκέφτεστε να το μοιραστείτε στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης ή με τους φίλους/την οικογένειά σας. Η ΚΟΙΝΟΠΟΙΗΣΗ ΕΙΝΑΙ ♥️
Ο Piyush Yadav έχει περάσει τα τελευταία 25 χρόνια δουλεύοντας ως φυσικός στην τοπική κοινότητα. Είναι ένας φυσικός που θέλει να κάνει την επιστήμη πιο προσιτή στους αναγνώστες μας. Είναι κάτοχος πτυχίου Φυσικών Επιστημών και Μεταπτυχιακού Διπλώματος στην Επιστήμη του Περιβάλλοντος. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για αυτόν στο δικό του βιο σελίδα.
Η λεπτομερής σύγκριση του οξέος και της βάσης Lewis που παρέχεται στο άρθρο είναι αρκετά κατατοπιστική και απαραίτητη για όποιον σπουδάζει ή εργάζεται στον τομέα της χημείας.
Οι επιστημονικές εφαρμογές των οξέων και βάσεων Lewis σε διάφορες χημικές αντιδράσεις είναι πραγματικά αξιοσημείωτες. Η γνώση αυτών των εννοιών ανοίγει νέες δυνατότητες για ερευνητές και επιστήμονες.
Πρέπει να πω ότι η διαφοροποίηση μεταξύ του οξέος Lewis και της βάσης που παρουσιάζεται εδώ είναι πολύ χρήσιμη. Φέρνει σαφήνεια σε αυτό το θέμα και διευκολύνει την κατανόηση.
Αυτή η θεωρία φαίνεται να είναι αρκετά περίπλοκη και δύσκολο να την κατανοήσει πλήρως ο μέσος άνθρωπος. Μπορεί να χρειαστεί ένα εκτενές υπόβαθρο στη χημεία για να το κατανοήσουμε πλήρως.
Αυτή η θεωρία ήταν μια σημαντική ανακάλυψη και ένα μεγάλο βήμα προς τα εμπρός στην κατανόηση των χημικών αντιδράσεων και της συμπεριφοράς των οξέων και των βάσεων. Είναι καλό να δούμε πώς έχει διαμορφώσει τη σύγχρονη χημεία.
Οπωσδήποτε, η σύγχρονη χημεία έχει τόσα πολλά να οφείλει σε αυτές τις θεωρίες. Είναι συναρπαστικό να το σκέφτεσαι.
Είναι συναρπαστικό να μαθαίνουμε ότι το οξύ και η βάση Lewis έπαιξαν ζωτικό ρόλο σε χημικές αντιδράσεις όπως οι αντιδράσεις οξέος-βάσης και η κατάλυση. Αυτές είναι σημαντικές πληροφορίες για τον κόσμο της χημείας.
Ειδικά δεδομένου ότι αυτή η θεωρία εφαρμόζεται σε πολλές πτυχές των χημικών ουσιών και των ενώσεων στον κόσμο. Οι εφαρμογές είναι απεριόριστες.