Кислоты и основания Льюиса
-
Кислоты Льюиса
- Химические элементы, содержащие пустую орбиталь, способную принимать электронную пару от основания Льюиса.
- Примеры: триметилборан, NH3.
- Термины «нуклеофил» и «электрофил» иногда взаимозаменяемы.
-
Основания Льюиса
- Атомные или молекулярные структуры с заполненной орбиталью, содержащей электронную пару.
- Примеры: аммиак, пиридин.
- Сила основности коррелирует с pKa исходной кислоты.
-
Аддукты Льюиса
- Образуются при взаимодействии кислоты и основания Льюиса.
- Обозначаются стрелкой, указывающей на основание, отдающее электроны.
- Примеры: Me3B←NH3, BF3·Et2O.
-
Классификация кислот и оснований Льюиса
- Твердые кислоты: H+, катионы щелочных/щелочноземельных металлов, бораны.
- Мягкие кислоты: Ag+, Mo(0), Ni(0), Pt2+.
- Твердые основания: аммиак, вода, карбоксилаты, фториды.
- Мягкие основания: фосфорорганические соединения, тиоэфиры, монооксид углерода.
-
Применение кислот и оснований Льюиса
- Кислоты Льюиса используются в реакциях алкилирования Фриделя-Крафтса.
- Основания Льюиса изменяют активность и селективность металлических катализаторов.
- Хиральные основания Льюиса применяются в фармацевтическом синтезе.
-
Количественное определение кислотности по Льюису
- Методы основаны на спектроскопических характеристиках.
- Модель ECW описывает и предсказывает силу кислотно-щелочных взаимодействий.
- Параметры E и C относятся к электростатическому и ковалентному вкладам в прочность связей.
-
Термин W и уравнение
- Термин W представляет постоянный энергетический вклад в кислотно-щелочную реакцию.
- Уравнение предсказывает изменение концентрации кислот и оснований.
- Графическое представление уравнения показывает, что нет единого порядка значений концентрации.
-
История концепции
- Концепция была разработана Гилбертом Н. Льюисом в 1923 году.
- Льюис определил кислотное вещество как вещество, использующее неподеленную пару электронов для создания стабильной группы.
- В 1923 году была опубликована кислотно-основная теория Бренстеда-Лоури, дополняющая теорию Льюиса.
-
Классификация и переформулировка теории
- В 1963 году была введена классификация на твердые и мягкие кислоты и основания (теория HSAB).
- В 1916 году Льюис предположил, что два атома удерживаются вместе за счет совместного использования пары электронов.
- Современное определение кислоты Льюиса — атомная или молекулярная форма с локализованной пустой орбиталью низкой энергии.
-
Сравнение с теорией Бренстеда-Лоури
- Основание Льюиса часто является основанием Бренстеда-Лоури.
- Протон является кислотой Льюиса.
- Сопряженное основание кислоты Бренстеда-Лоури также является основанием Льюиса.
- Протонирование основания Льюиса может быть трудным, но оно вступает в реакцию с кислотой Льюиса.
-
Примеры и дополнительные факты
- Монооксид углерода является слабым основанием Бренстеда-Лоури, но сильным аддуктом с BF3.
- 2,6-ди-трет-бутилпиридин реагирует с HCl, но не с BF3, что демонстрирует роль пространственных факторов.
-
Связанные темы
- Кислота
- Основа (химия)
- Кислотно-щелочная реакция
- Кислотно-основная теория Бренстеда-Лоури
- Хиральная кислота Льюиса
- Разочарованная пара Льюисов
- Метод Гутмана-Беккета
- Модель ECW
- Философия химии