Kemia olisi epätäydellinen ilman Lewis-happojen ja Lewis-emästen välistä vuorovaikutusta. Brønsted-Lowryn happoteoria on muokannut kemiaa.
GN Lewis ehdotti vuonna 1923, että kyseessä on elektronien eikä protonien siirto. Tämä teoria auttoi kemistejä ennustamaan laajemman valikoiman happojen ja emästen välisiä reaktioita.
Keskeiset ostokset
- Lewis-happo on aine, joka voi vastaanottaa parin elektroneja, kun taas Lewis-emäs on aine, joka voi luovuttaa parin elektroneja.
- Lewis-happo ja emäs reagoivat muodostaen koordinoidun kovalenttisen sidoksen.
- Lewis-hapolla ja emäksellä on tärkeä rooli kemiallisissa reaktioissa, kuten happo-emäs-reaktioissa ja katalyysissä.
Lewis Acid vs Base
Lewis-happo on kemiallinen laji, joka voi ottaa vastaan elektroniparin, jossa on elektronivajaus atomi kemiallisen reaktion aikana. Lewis-emäs on kemiallinen laji, joka voi lahjoittaa elektronipari kemiallisen reaktion aikana ja on aine, jossa on runsaasti elektroneja.
Lewis Acidilla on tyhjät kuoret, ja ne on merkitty elektrofiileiksi. Se on elektronirikkaaseen ytimeen houkuteltu laji. Lewis-hapoilla on pienempi energia, koska niillä on tyhjiä kuoria.
Useimmiten kaikki kationit ovat osa Lewis Acid -lajeja. Jos molekyyli, ionilla tai atomilla sattuu olemaan puutteellinen joukko oktettielektroneja, ne käyttäytyvät kuin Lewis-happo.
Lewis Basessa on runsaasti kuoria, ja niitä on leimattu nukleofiileiksi, ja niillä on korkeampi energiataso kuin Lewisin hapoilla. He ryntäävät positiivisella varauksella yksinäisellä elektronijoukollaan.
Useimmiten kaikki anionit ovat osa Lewis Base -lajeja. Jos molekyylissä, atomissa tai ionissa sattuu olemaan Yksinäinen elektronijoukko, ne käyttäytyvät Lewis-emäksenä.
Vertailu Taulukko
| Vertailun parametrit | Lewisin happo | Lewisin tukikohta |
|---|---|---|
| energia | Kemiallisilla lajeilla on pienempi energia. | Kemiallisen energian energia on korkeampi. |
| ionit | Useimmiten kaikki kationit ovat osa Lewis Acid -lajeja. | Useimmiten kaikki anionit ovat osa Lewis Base -lajeja. |
| Tunnettu termi | elektrofiililla | nukleofiili |
| Ominaisuus | Näytä termodynaamiset piirteet, kun muodostetaan addukteja. | Näytä kineettinen ominaisuus. |
| Elektronit ulkokuoressa | Puutteellinen elektronijoukko sen ulkokuorissa | Ylimääräinen joukko elektroneja sen ulkokuorissa. |
Mikä on Lewis-happo?
Aiemmin vuonna 1916 Lewis ehdotti, että atomit puristuvat yhteen kemiallisessa kehyksessä elektronien jakautumisen vuoksi. Gilbert N. Lewisin mukaan happo voi vetää puoleensa elektronijoukon toisesta molekyylistä ja saada valmiiksi vakaan muodon yhdelle sen atomeista.
Lewis-happo ei ole automaattisesti Brønsted-Lowry-happo. Kun jokaisesta atomista luovutetaan yksi elektroni, sitä kutsutaan kovalenttiseksi sidokseksi. Kun yksi ja toinen elektroni lähestyy yhden atomin nousua, sitä kutsutaan koordinaattisidokseksi.
Lewis Acid rajoittuu trigonaaliseen tasoon luokittelu. Ne ovat erilaisia ja reagoivat Lewis Basen kanssa additiotuotteiden muotoilemiseksi. Lewis Acid vahvistaa sen termodynaamisen ominaisuuden adduktio muodostus.
Lewis-hapot voidaan erottaa edelleen kovuuden ja pehmeyden perusteella. Kovuus tarkoittaa, että ne eivät ole polarisoituvia.
Perustuu kovuuteen, happoihin: Boraanit, alkalimetallikationit, H+
Perustuu pehmeyteen, happoihin: Ni(0), Ag+
Joitakin esimerkkejä yksinkertaisista Lewis-hapoista:
Organoboraanit ja booritrihalogenidit ovat muutamia yksinkertaisista Lewis-hapoista. Kuva: BF3 + F− → BF4−
Joskus Lewis Acid voi varmistaa kaksi Lewis-emästä:
Esimerkki: SiF4 + 2 F− → SiF62− (heksafluorisilikaatti)
Joitakin esimerkkejä monimutkaisista Lewis-hapoista:
Joskus jotkut kemialliset yhdisteet vaativat lisäaktivointia. He tarvitsevat sitä ennen adduktin tuottamista reagoidessaan Lewis Basen kanssa.
- Yleensä monomeeristä BH3:a ei ole olemassa ja se tarvitsee aktivointivaiheen. Boraaniadduktien muodostuminen johtuu diboraanin hajoamisen aktivaatiovaiheesta. Kuva: B2H6 + 2 H− → 2 BH4− reaktio: [Mg(H2O)6]2+ + 6 NH3 → [Mg(NH3)6]2+ + 6 H2O
- Yleensä AIX3:n kokoonpanossa ei voi olla alumiinitrihalogenideja. Se esiintyy polymeerinä ja aggregoituu ja hajoaa emästen vaikutuksesta.
Lewis-happojen käyttö:
- Friedel-Crafts alkylointi
- Karbonium-ionin muodostuminen, joka on äärimmäisen elektrofiilinen. Kuva: RCl +AlCl3 → R+ + AlCl4−
Mikä on Lewisin tukikohta?
Brønsted-Lowryn happo-emäs-teoria väittää, että aina kun happo ja emäs reagoivat toisiinsa, happo konfiguroi konjugaattiemäksensä. Emäs puolestaan vaihtaa protonin ja konfiguroi sen konjugoituneen hapon.
Lewisin teoria perustuu elektroniseen rakenteeseen. Lewis Base voi jakaa joukon elektroneja H+:lle (protonille), ja sen Brønsted–Lowryn happo-emäs-teorian konjugaattiemäs muodostuu menettämällä H+:aa.
Joten kun tarkastellaan Brønsted-Lowryn happo-emäs-teoriaa ja Lewis-teoriaa, Lewis-emäs voidaan luokitella myös Brønsted-Lowry-emäkseksi.
Lewis-emäkset ovat tavanomaisia amiineja (ammoniakki), pyridiiniä ja johdannaisia sekä alkyyliamiineja. Lewis Base on korkein miehitetty molekyylirata, ja he vakuuttaa adduktion muodostumisen kineettinen piirre.
Lewis Bases voidaan erottaa edelleen kovuuden ja pehmeyden perusteella. Pehmeys tarkoittaa, että ne ovat polarisoituvia ja suurempia.
Kovat pohjat: Vesi, kloridi, ammoniakki, amiinit.
Pehmeät pohjat: Hiilimonoksidi, tioeetterit.
Lewis Basesin käyttö:
Elektroniparien antajia, jotka muokkaavat yhdisteitä ratkaisevasti mukautuvilla elementeillä, pidetään Lewis-emäksinä. Ne tunnetaan jopa nimellä ligandit. Siten Lewis Basesin käyttöalue on laajalti metallikatalyyttien muodostamisessa.
Kun Lewis-emäkset muodostavat monia sidoksia Lewis-happojen kanssa, niistä tulee monihampaisia (kelatointiaineita).
Lääkeyritykset ovat riippuvaisia Chiral Lewis Bases -emäksistä, koska ne tuottavat kiraalisuutta katalysaattorilla. Tämä ominaisuus helpottaa asymmetrisen katalyysin muodostumista, mikä on tärkeää lääkkeiden valmistuksessa.
Tärkeimmät erot Lewis-hapon ja emäksen välillä
- Lewis-happo hankkii joukon elektroneja. Lewis Base jakaa elektroniparinsa.
- Lewis Acidissa on elektronirikas ydin. Lewis Base ryntää kohti positiivisesti varautuneita atomeja tai molekyylejä.
- Lewis Acidilla on puutteellinen elektronijoukko ulkokuorissaan. Lewis Basessa on ylimääräinen elektronijoukko, joka on vapaa kemiallisen sidoksen sotkeutumisesta.
- Lewis Acidilla ei ole korkein varattu molekyylikiertorata. Lewis Basesin molekyylirata on erittäin keskittynyt.
- Lewis-happo ei ole Brønsted-Lowryn happo. Brønsted-Lowry Base voi olla Lewisin tukikohta.
- https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/cr60311a002
- https://www.thieme-connect.com/products/ejournals/html/10.1055/s-2005-869831
Viimeksi päivitetty: 11. kesäkuuta 2023
Olen tehnyt niin paljon vaivaa kirjoittaakseni tämän blogikirjoituksen tarjotakseni sinulle lisäarvoa. Siitä on minulle paljon apua, jos harkitset sen jakamista sosiaalisessa mediassa tai ystäviesi/perheesi kanssa. JAKAminen ON ♥️
Piyush Yadav on työskennellyt viimeiset 25 vuotta fyysikkona paikallisessa yhteisössä. Hän on fyysikko, joka haluaa tehdä tieteen helpommin lukijoidemme ulottuville. Hän on koulutukseltaan luonnontieteiden kandidaatti ja ympäristötieteiden jatkotutkinto. Voit lukea hänestä lisää hänen sivuiltaan bio-sivu.
Artikkelissa oleva yksityiskohtainen Lewis-hapon ja emäksen vertailu on varsin informatiivinen ja välttämätön kaikille kemian alalla opiskeleville tai työskenteleville.
Lewisin happojen ja emästen tieteelliset sovellukset erilaisissa kemiallisissa reaktioissa ovat todella merkittäviä. Näiden käsitteiden tuntemus avaa uusia mahdollisuuksia tutkijoille ja tiedemiehille.
Minun on sanottava, että tässä esitetty ero Lewis-hapon ja emäksen välillä on varsin hyödyllistä. Se tuo selkeyttä tähän aiheeseen ja helpottaa ymmärtämistä.
Tämä teoria näyttää olevan melko monimutkainen ja keskivertoihmisen vaikea täysin käsittää. Täysin ymmärtäminen voi vaatia laajan kemian taustan.
Tämä teoria oli läpimurto ja suuri askel eteenpäin kemiallisten reaktioiden ja happojen ja emästen käyttäytymisen ymmärtämisessä. On hienoa nähdä, kuinka se on muokannut modernia kemiaa.
Ehdottomasti modernilla kemialla on niin paljon velkaa näille teorioille. Sitä on kiehtovaa ajatella.
On kiehtovaa oppia, että Lewisin hapolla ja emäksellä oli tärkeä rooli kemiallisissa reaktioissa, kuten happo-emäs-reaktioissa ja katalyysissä. Tämä on tärkeää tietoa kemian maailmalle.
Varsinkin kun tämä teoria koskee monia kemikaaleja ja yhdisteitä maailmassa. Sovellukset ovat rajattomat.