Что такое кислоты льюиса

Кислоты и основания Льюиса

Вы будете перенаправлены на Автор24

Критерии определения кислот и оснований Льюиса

В качестве основы своих определений кислот и оснований Льюис выбрал четыре экспериментальных критерия:

Нейтрализация. Как быстро и в какой степени кислоты и основания могут соединяться друг с другом.

Титрование с индикаторами. Способность кислот и оснований титровать друг друга при помощи индикаторов.

Вытеснение. Способность кислот и оснований вытеснять из соединений более слабую кислоту или основание.

Катализ. Способность кислот и оснований выступать в качестве катализатора.

Для того чтобы определить, к какому классу, кислот или оснований, относится вещество, необходимо, чтобы оно характеризовалось всеми четырьмя критериями. При этом нейтрализации и титрованию с индикаторами Льюис придавал особое значение. Согласно этому, он дал следующие определения.

Вещества, способные реагировать в обоих направлениях, Льюис отнес к амфотерным веществам.

Теория Льюиса

Готовые работы на аналогичную тему

В реакции взаимодействия аммиака с трифторидом бора аммиак отдает электронную пару (выступает в роли основания), а трифторид бора принимает (выступает в роли кислоты)

$NH_3 + BF_3 > NH_3BF_3$

Кислоты Льюиса ($L$-кислоты) и основания могут не содержать протонов, и тогда их называют апротонными.

Теория Льюиса не позволяет количественно определить силу кислот.

К основаниям по Льюису относятся следующие соединения:

вещества, содержащие аминный азот (алифатические и ароматические амины, аммиак, пиридин и др.);

Кислотами по Льюису являются:

галогениды алюминия, бора, кремния, мышьяка, олова, сурьмы, фосфора и др.;

Классификация кислот и оснований Льюиса

Жесткие кислоты характеризуются малым радиусом и высоким положительным зарядом. Они имеют высокую электроотрицательность, низкую поляризуемость, хорошие акцепторы электронных пар.

Мягкие кислоты имеют меньший заряд по сравнению с жесткими кислотами, обладают большей поляризуемостью и невысокой электроотрицательностью.

Промежуточные кислоты проявляют средние значения зарядов ядер, электроотрицательности и поляризуемости между жесткими и мягкими кислотами.

Жесткие основания имеют высокую электроотрицательность, плохо поляризуются и окисляются.

Мягкие основания имеют малую электроотрицательность, легко поляризуются, проявляют свойства сильных восстановителей.

Понятие кислотно- основного катализа

Например: по механизму специфического кислотного катализа протекают гидратация ненасыщенных альдегидов, гидролиз эфиров, ацеталей; специфический основный катализ характерен для гидратации альдегидов, альдольной конденсации и др.

Например: каталитическое превращение углеводородов нефти (каталитический крекинг, алкилирование, изомеризация) протекает по механизму общего кислотного катализа.

Электрофильный ( или нуклеофильный) катализ. Происходит под действием кислот или оснований Льюиса.

Электронная теория Льюиса рассматривает кислоты и основания более углубленно и широко, чем другие теории кислот и оснований.

Источник

Кислота Льюиса

В рамках электронной теории химических соединений Льюиса химическая связь образуется обобществленной электронной парой, достраивающей электронные оболочки атомов, образующих связь, до завершенной электронной конфигурации инертного газа (правило октетов).

В качестве кислот Льюиса могут выступать как нейтральные молекулы, так и катионы: так, катионы водорода выступают в роли кислоты Льюиса при взаимодействии с водой либо аммиаком, с образованием ионов гидроксония либо аммония.

Кислотами Льюиса являются также координационно ненасыщенные соединения — как металлов, так и неметаллов, например, BF₃, AlCl₃, образующие аддукты с различными основаниями Льюиса:

См. также

Примечания

Полезное

Смотреть что такое «Кислота Льюиса» в других словарях:

кислота Льюиса — rūgštis statusas T sritis chemija apibrėžtis Elektronų akceptorius. atitikmenys: angl. acid; Lewis acid rus. кислота; кислота Льюиса; льюисовская кислота ryšiai: sinonimas – Luiso rūgštis … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

кислота — rūgštis statusas T sritis chemija apibrėžtis Elektronų akceptorius. atitikmenys: angl. acid; Lewis acid rus. кислота; кислота Льюиса; льюисовская кислота ryšiai: sinonimas – Luiso rūgštis … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Кислота — У этого термина существуют и другие значения, см. Кислота (значения) … Википедия

Апротонная кислота — Апротонная кислота это химическое соединение, способное принять электронную пару на незаполненную орбиталь (то есть кислота Льюиса) и не содержащее ядер атома водорода. Другими словами, апротонная кислота это химическое соединение, в… … Википедия

льюисовская кислота — rūgštis statusas T sritis chemija apibrėžtis Elektronų akceptorius. atitikmenys: angl. acid; Lewis acid rus. кислота; кислота Льюиса; льюисовская кислота ryšiai: sinonimas – Luiso rūgštis … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Теории кислот и оснований — совокупность фундаментальных физико химических представлений, описывающих природу и свойства кислот и оснований. Все они вводят определения кислот и оснований двух классов веществ, реагирующих между собой. Задача теории предсказание продуктов… … Википедия

Химические свойства спиртов — Химические свойства спиртов это химические реакции спиртов во взаимодействии с другими веществами. Они определяются в основном наличием гидроксильной группы и строением углеводородной цепи, а также их взаимным влиянием: Чем больше… … Википедия

Неорганические кислоты — Основная статья: Кислота Неорганические (минеральные) кислоты неорганические вещества, обладающие комплексом физико химических свойств, которые присущи кислотам. Вещества кислотной природы известны для большинства химических элементов за… … Википедия

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ — Равновесие. Вещества вступают в химические реакции потому, что при этом уменьшается энергия системы, т.е. электронная конфигурация продуктов реакции оказывается энергетически более выгодной, чем конфигурация исходных реагентов. (Правда, есть еще… … Энциклопедия Кольера

Ионная жидкость — Формула 1 бутил 3 метилимидазолий гексафторфосфата [bmim]PF6, одной из самых распространённых ионных жидкостей Ионная жидкость жидкость, содержащая только ионы. В широком смысле этого понятия ионные жидкости это любые … Википедия

Источник

А Кислота Льюиса это химический вид, содержащий пустой орбитальный который способен принять электронная пара от Льюиса основание сформировать Льюис аддукт. А База Льюиса, то есть любой вид, у которого есть заполненная орбиталь, содержащая электронная пара который не участвует в связь но может образовать дательная облигация с кислотой Льюиса с образованием аддукта Льюиса. Например, NH₃ это база Льюиса, потому что она может пожертвовать одинокая пара электронов. Триметилборана (Мне₃B) является кислотой Льюиса, поскольку она способна принимать неподеленную пару. В аддукте Льюиса кислота и основание Льюиса имеют общую электронную пару, предоставленную основанием Льюиса, образуя дательную связь. [1] В контексте конкретной химическая реакция между NH₃ и я₃B, одинокая пара из NH₃ образует дательную связь с пустой орбиталью Меня₃B с образованием аддукта NH₃• BMe₃. Терминология относится к вкладам Гилберт Н. Льюис. [2]

Условия нуклеофил и электрофил более или менее взаимозаменяемы с основанием Льюиса и кислотой Льюиса соответственно. Однако эти термины, особенно их абстрактные формы существительных нуклеофильность и электрофильность, подчеркивают кинетический аспект реакционной способности, в то время как основность Льюиса и кислотность Льюиса подчеркивают термодинамический аспект образования аддукта Льюиса. [3]

Содержание

Изображение аддуктов

Во многих случаях взаимодействие между основанием Льюиса и кислотой Льюиса в комплексе показано стрелкой, указывающей на то, что основание Льюиса отдает электроны в сторону кислоты Льюиса, используя обозначение дательная облигация-Например, Мне₃B ← NH₃. Некоторые источники указывают на основание Льюиса парой точек (явные передаваемые электроны), что позволяет согласованно представить переход от самого основания к комплексу с кислотой:

Центральная точка также может использоваться для обозначения аддукта Льюиса, такого как Мне₃B • NH₃. Другой пример диэтилэфират трифторида бора, BF₃• Et₂О. (В несколько ином использовании центральная точка также используется для обозначения гидратная координация в различных кристаллах, как в MgSO₄• 7H₂O для гидратированного сульфат магния, независимо от того, образует ли вода дативную связь с металлом.)

Примеры

Кислоты Льюиса разнообразны. Самыми простыми являются те, которые напрямую реагируют с базой Льюиса. Но чаще встречаются те, которые подвергаются реакции до образования аддукта.

Опять же, описание кислоты Льюиса часто используется нечетко. Например, в растворе голых протонов не существует.

Простые кислоты Льюиса

В этом аддукте все четыре фторидных центра (точнее, лиганды) эквивалентны.

Оба BF₄ − и BF₃OMe₂ являются аддуктами основания Льюиса трифторида бора.

Во многих случаях аддукты нарушают Правило октета, такой как трииодид анион:

Вариабельность окраски растворов йода отражает переменную способность растворителя образовывать аддукты с кислотой Льюиса I.₂.

В некоторых случаях кислота Льюиса способна связывать два основания Льюиса, известным примером является образование гексафторсиликат:

Комплексные кислоты Льюиса

В этом случае промежуточный B₂ЧАС₇ − можно изолировать.

Многие комплексы металлов служат кислотами Льюиса, но обычно только после диссоциации более слабосвязанного основания Льюиса, часто воды.

ЧАС + как кислота Льюиса

В протон (ЧАС + ) [7] является одной из самых сильных, но также и одной из самых сложных кислот Льюиса. Принято игнорировать тот факт, что протон сильно сольватирован (связан с растворителем). Имея в виду это упрощение, кислотно-основные реакции можно рассматривать как образование аддуктов:

Применение кислот Льюиса

Типичный пример действия кислоты Льюиса находится в Алкилирование Фриделя – Крафтса реакция. [5] Ключевым шагом является принятие AlCl₃ неподеленной пары хлорид-иона, образуя AlCl₄ − и создавая сильно кислый, то есть электрофильный, ион карбония.

Базы Льюиса

Наиболее распространенными основаниями Льюиса являются анионы. Сила основности Льюиса коррелирует с pK_а исходной кислоты: кислоты с высоким pK_а Дадим хорошие базы Льюиса. Как обычно, более слабая кислота имеет более сильный сопряженное основание.

Сила оснований Льюиса была оценена для различных кислот Льюиса, таких как I₂, SbCl₅, и BF₃. [8]

Температуры связывания различных оснований с BF₃

База Льюиса	Донор атом	Энтальпия комплексообразования (кДж / моль)
Et3N	N	135
хинуклидин	N	150
пиридин	N	128
Ацетонитрил	N	60
Et2О	О	78.8
THF	О	90.4
ацетон	О	76.0
EtOAc	О	75.5
DMA	О	112
ДМСО	О	105
Тетрагидротиофен	S	51.6
Триметилфосфин	п	97.3

Приложения баз Льюиса

Многие основания Льюиса являются «мультидентатными», то есть они могут образовывать несколько связей с кислотой Льюиса. Эти мультидентатные основания Льюиса называются хелатирующие агенты.

Жесткая и мягкая классификация

Кислоты и основания Льюиса обычно классифицируются по их твердости или мягкости. В этом контексте жесткий означает малые и неполяризуемые, а мягкий означает более поляризуемые атомы большего размера.

Количественная оценка кислотности Льюиса

Для оценки и прогнозирования кислотности Льюиса было разработано множество методов. Многие из них основаны на спектроскопических сигнатурах, например сдвиги в 31 Сигналы P ЯМР или ИК-диапазоны. Включены методы, разработанные Гутманном, Чайлдсом, [9] и Беккет.

Термин W представляет собой постоянный вклад энергии для кислотно-основной реакции, такой как расщепление димерной кислоты или основания. Уравнение предсказывает изменение силы кислот и оснований. Графическое представление уравнения показывает, что не существует единого порядка концентраций оснований Льюиса или кислот Льюиса. [10]

Не существует единого порядка концентраций оснований Льюиса или концентраций кислоты Льюиса.

Графики Крамера – Боппа показывают графически с использованием параметров E и C Модель ECW что не существует единого порядка концентраций оснований Льюиса (или кислотных сил). [11] Одно свойство или переменные масштабы ограничены небольшим диапазоном кислот или оснований.

История

Переформулировка теории Льюиса

Сравнение с теорией Бренстеда – Лоури.

База Льюиса часто является базой Бренстеда – Лоури, поскольку она может отдавать пару электронов H + ; [7] протон является кислотой Льюиса, поскольку он может принимать пару электронов. Конъюгированное основание кислоты Бренстеда-Лоури также является основанием Льюиса, поскольку потеря H + из кислоты уходит те электроны, которые использовались для связи A — H, как неподеленная пара на сопряженном основании. Однако базу Льюиса может быть очень сложно протонировать, но все еще реагирует с кислотой Льюиса. Например, монооксид углерода является очень слабым основанием Бренстеда – Лоури, но образует сильный аддукт с BF₃.

В другом сравнении кислотности Льюиса и Бренстеда – Лоури, проведенного Брауном и Каннером, [14] 2,6-ди-т-бутилпиридин реагирует с образованием гидрохлоридной соли с HCl, но не реагирует с BF₃. Этот пример демонстрирует, что стерические факторы, в дополнение к факторам электронной конфигурации, играют роль в определении силы взаимодействия между громоздкими ди-т-бутилпиридин и крошечный протон.

Источник

Что такое кислоты льюиса

Вместо химика Г.Н. Льюис понял, что общая концепция кислотно-основных реакций может также включать другие типы реакций, включая реакции переноса протона. Читайте дальше, чтобы узнать больше о том, что такое кислоты Льюиса и являются ли определенные молекулы кислотами или основаниями Льюиса.

Льюис провел свои эксперименты в 1923 году, используя водород (положительный ион) и гидроксид (ОН-, анион). Согласно теории Бренстеда, гидроксид-ион принимает протон, образуя ковалентную связь, что приводит к воде, H2O.

В теории Льюиса, ион водорода является важным компонентом, потому что он принимает электроны от иона гидроксида, чтобы сформировать ковалентную связь.

Определение кислоты Льюиса

Существует также определение базы Льюиса. Основание Льюиса является противоположным в том смысле, что оно определяется как вид, который может образовывать ковалентную связь, жертвуя электронную пару другому виду.

Катионы металлов, такие как AL3 + и FE3 +, представляют собой кислоты Льюиса. Положительный заряд катиона металла притягивает электроны.

Что такое кислотный катализатор Льюиса?

Является ли AlCl3 кислотой Льюиса?

Кислота Льюиса притягивает электроны и имеет свободные орбитали, куда могут попасть притянутые электроны. С алюминием в общей сложности 17 валентных электронов присутствуют. Поскольку у него неполный набор электронов, есть место для другого электрона. Это означает, что ALCl3 является кислотой Льюиса. AlCl3 может принимать электроны.

Является ли NH3 кислотой Льюиса или основанием?

NH3, или аммиак, имеет неподеленную пару электронов. Он может пожертвовать эти электроны химическим веществам, которые будут принимать электроны. Из-за этого NH3 является базой Льюиса.

Концепции Льюиса и Бренстеда-Лоури описывают похожие вещи, но они представляют собой разные способы взглянуть на химические реакции. В то время как объяснение Бренстеда-Лоури является строгим способом определения химического состава кислотных оснований, Льюис дал нам другой взгляд на реакции, которые также можно описать с помощью подобной химии.

Источник

Кислоты и основания Льюиса

Кислоты Льюиса разнообразны. Самыми простыми являются те, которые напрямую реагируют с базой Льюиса. Но чаще встречаются те, которые подвергаются реакции до образования аддукта. Примеры кислот Льюиса, основанные на общем определении акцептора электронной пары, включают:

Опять же, описание кислоты Льюиса часто используется нечетко. Например, в растворе голых протонов не существует.

Простые кислоты Льюиса

В этом аддукте все четыре фторидных центра (точнее, лиганды ) эквивалентны.

В некоторых случаях кислота Льюиса способна связывать два основания Льюиса, известным примером является образование гексафторсиликата :

Комплексные кислоты Льюиса

Многие комплексы металлов служат кислотами Льюиса, но обычно только после диссоциации более слабосвязанного основания Льюиса, часто воды.

H + как кислота Льюиса

Применение кислот Льюиса

Теплоты связывания различных оснований с BF 3

База Льюиса	Донор атом	Энтальпия комплексообразования (кДж / моль)
Et 3 N	N	135
хинуклидин	N	150
пиридин	N	128
Ацетонитрил	N	60
Et 2 O	О	78,8
THF	О	90,4
ацетон	О	76,0
EtOAc	О	75,5
DMA	О	112
ДМСО	О	105
Тетрагидротиофен	S	51,6
Триметилфосфин	п	97,3

Приложения баз Льюиса

Кислоты и основания Льюиса обычно классифицируются по их твердости или мягкости. В этом контексте жесткий означает маленькие и неполяризуемые, а мягкий означает более крупные атомы, которые более поляризуемы.

Термин W представляет собой постоянный вклад энергии для кислотно-основной реакции, такой как расщепление димерной кислоты или основания. Уравнение предсказывает изменение силы кислот и оснований. Графическое представление уравнения показывает, что не существует единого порядка концентраций оснований Льюиса или кислот Льюиса. [10] [11] и эти шкалы отдельных свойств ограничены меньшим диапазоном кислот или оснований.

Переформулировка теории Льюиса

Сравнение с теорией Бронстеда – Лоури.

Источник