ルイス酸と塩基: 違いと比較

ルイス酸とルイス塩基の間の相互作用がなければ、化学は不完全です。 Brønsted-Lowry 酸理論は、化学を形作ってきました。

1923 年に GN ルイスは、陽子ではなく電子の移動があることを示唆しました。 この理論は、化学者が酸と塩基の間のより広い範囲の反応を予測するのに役立ちました.

主要な取り組み

1. ルイス酸は電子対を受け取ることができる物質であり、ルイス塩基は電子対を供与できる物質です。
2. ルイス酸と塩基が反応して配位共有結合を形成します。
3. ルイス酸と塩基は、酸塩基反応や触媒作用などの化学反応において重要な役割を果たします。

ルイス酸 vs 塩基

ルイス酸は、電子が不足している、電子のペアを受け入れることができる化学種です。 原子 化学反応中。 ルイス塩基は、 寄付する 化学反応中の電子対であり、電子が豊富な原子を持つ物質です。

ルイス酸には空の殻があり、求電子剤としてラベル付けされています。 電子豊富なコアに誘い込まれる種です。 ルイス酸は、殻が空であるため、エネルギーが低くなります。

ほとんどすべての陽イオンはルイス酸種の一部です。 もし 分子、イオン、または原子のオクテット電子のセットが不足している場合、それらはルイス酸として動作します。

ルイス塩基には豊富なシェルがあり、求核試薬としてラベル付けされて存在し、ルイス酸よりも高いエネルギー レベルを持っています。 それらは、電子の唯一のセットで正電荷に突入します。

ほとんどすべての陰イオンは、ルイス塩基種の一部です。 分子、原子、またはイオンがたまたま孤立電子セットを持っている場合、それらはルイス塩基として振る舞います。

比較表

比較のパラメータ	ルイス酸	ルイス基地
エネルギー	化学種はより低いエネルギーを持っています。	化学エネルギーはより高いエネルギーを持っています。
イオン	ほとんどすべての陽イオンはルイス酸種の一部です。	ほとんどすべての陰イオンは、ルイス塩基種の一部です。
既知の用語	求電子試薬	求核試薬
特徴	付加物を形成するときに熱力学的特徴を示します。	キネティック機能を表示します。
外殻の電子	外殻の電子セットが不足している	その外殻で自由な電子の余分なセット。

ルイス酸とは何？

1916 年初頭、Lewis は、電子の分布によって原子が化学構造でくっつくことを提案しました。 Gilbert N. Lewis によると、酸は XNUMX 番目の分子から電子セットを引き付け、その原子の XNUMX つの安定した形を完成させることができます。

ルイス酸は、自動的にブレンステッド・ローリー酸ではありません。 各原子から単数の電子が供与されるとき、それは共有結合と呼ばれます。 一方の電子ともう一方の電子がいずれかの原子の上昇に近づくと、それは配位結合と呼ばれます。 

ルイス酸は三方平面に閉じ込められます 分類. それらは多様であり、ルイス塩基と反応して付加物を形成します。 ルイス酸は、 内転 形成。 

ルイス酸は、硬さと柔らかさに基づいてさらに区別できます。 硬度は、それらが非分極性であることを意味します。

硬度、酸に基づく: ボラン、アルカリ金属カチオン、H+

柔らかさ、酸に基づく: Ni(0)、Ag+

単純なルイス酸の例:

有機ボランと三ハロゲン化ホウ素は、単純なルイス酸の一部です。 イラスト：BF3＋F−→BF4−

ルイス酸が XNUMX つのルイス塩基を確保できる場合があります。

例：SiF4 + 2 F− → SiF62− (ヘキサフルオロシリケート)

複雑なルイス酸の例:

化合物の中には、追加の活性化が必要な場合があります。 ルイス塩基と反応して付加物を生成する前に必要です。 

1.  通常、モノマー BH3 は存在せず、活性化ステップが必要です。 ボラン付加物の形成は、ジボラン分解の活性化ステップによるものです。 図： B2H6 + 2H− → 2BH4− 反応： [Mg(H2O)6]2+ + 6 NH3 → [Mg(NH3)6]2+ + 6H2O
2. 通常、三ハロゲン化アルミニウムは AIX3 の構成には存在できません。 ポリマーとして存在し、塩基により凝集・分解します。

ルイス酸の応用:

• フリーデル・クラフツのアルキル化 
• とてつもなく求電子的なカルボニウムイオンの形成。 図： RCl +AlCl3 → R+ + AlCl4−

ルイス基地とは？

Brønsted-Lowry 酸塩基理論では、酸と塩基が互いに反応するときはいつでも、酸がその共役塩基を構成すると述べています。 一方、塩基はプロトンを交換し、その共役酸を構成します。 

ルイス理論は、電子構造に基づいて確立されました。 ルイス塩基は一組の電子を H+ (プロトン) に渡すことができ、H+ を失うことでブレンステッド・ローリー酸塩基理論の共役塩基が形成されます。

したがって、Brønsted–Lowry の酸塩基理論とルイス理論を見ると、Lewis 塩基も Brønsted–Lowry 塩基として分類されます。 

ルイス塩基は、従来のアミ​​ン (アンモニア)、ピリジンおよび誘導体、およびアルキルアミンです。 ルイス塩基は占有分子軌道が最も高く、 肯定する 内転形成の運動学的特徴。

ルイス塩基は、硬度と柔らかさに基づいてさらに区別できます。 柔らかさは分極可能で大きいことを意味します。 

ハードベース: 水、塩化物、アンモニア、アミン。

ソフトベース: 一酸化炭素、チオエーテル。 

ルイス塩基の応用:

決定的な適応要素によって化合物を形成する電子対供与体は、ルイス塩基と見なされます。 それらはリガンドとしても知られています。 したがって、Lewis Bases の用途は、金属触媒の形成に広くあります。

ルイス塩基はルイス酸と多くの結合を形成するため、多座（キレート剤）になります。 

製薬会社は、触媒でキラリティーを与えるため、キラル ルイス塩基に依存しています。 この特性は、医薬品の製造に重要な不斉触媒作用の形成を促進します。 

ルイス酸と塩基の主な違い

1. ルイス酸は一組の電子を獲得します。 ルイス基地は電子のペアを配ります。
2. ルイス酸には、電子が豊富なコアがあります。 ルイス塩基は、正電荷を帯びた原子または分子に向かって突進します。
3. ルイス酸は、外殻の電子セットが不足しています。 ルイス塩基には、化学結合のもつれから解放された余分な電子セットがあります。 
4. ルイス酸には、最高占有分子軌道はありません。 ルイス塩基分子軌道は非常に集中しています。
5. ルイス酸はブレンステッド・ローリー酸ではありません。 Brønsted-Lowry Base は、Lewis Base である可能性があります。

参考文献

1. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/cr60311a002
2. https://www.thieme-connect.com/products/ejournals/html/10.1055/s-2005-869831

最終更新日 : 11 年 2023 月 XNUMX 日