Lewis酸碱理论

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酸是任意可以接受电子对的分子或离子;酸是电子对的接受体,必须具有可以接受电子对的空轨道。碱则是可以给出电子对的分子或离子;碱是电子的给予体,必须具有未共享的孤对电子。酸碱之间以共价键相结合,并不发生电子对转移。

  • 中文名 Lewis酸碱理论
  • 外文名 the electronic theory of acid and alkali
  • 别称 广义酸碱理论
  • 提出者 吉尔伯特·牛顿·路易斯
  • 提出时间 1923年

发展

lewis.G.N

  Lewis酸碱理论来自概念的核心系于分子或离子间的质子转移,显然无法对不涉及质子转移,但却具有酸碱特征的反应做解释.资排认号新这一不足在布朗斯特概念提出缩求构复省法解苦的同年由美国化学家路易斯提出的

  另一个更广的酸碱概念所弥补,但360百科后者直到20世纪30年代才开始在化学界产生影响.

  酸碱电子理论(t限要因序来兵酸若he electr始须苦格联onic theory of a按苗合客养攻cid and alkali),也称广义酸碱理论路易斯(lewis)酸碱理论,是1923年美斤案国物理化学家吉尔伯特·牛顿·路易斯(Lewis G N)提出的一种酸碱理论,它认为:凡是可以接受外来留攻围游际儿们钢叫冷电子对的分子、基团艺款读助县形职编假或离子为酸;凡可以提供电子对的分子、基团或离子为碱。这种去立会题广影益算松理论包含的酸碱范围很广,但是,它对确定酸碱的相对强弱来说夫毫记,没有统一的标度,对酸碱的反应方向难以判断。后来,皮尔逊提出的软硬酸碱理论弥补了这种理论的缺陷。

定义

  该理论认为:

  凡是能够接受外来电子对的分子、离子或原子团称为路易斯酸(Lewis acid),即电子对接受体,简称受体

  凡是能够给出电子对的分子、离子或原子团称为路易斯碱(Lewis base),即电子对给予体,简称给体

  或者说:

  路易斯酸(省区史思掌么Lewis acid)是指能作为电子对接受体(Electron pair acceptor)的原子,分子,离子或原子团;

  路易斯碱(Lewis base)亲厂望老每白板则指能作为电子对给予体(Electron pair donor)的原子,分子,离子或原子团;

  酸碱反应是电子对接受体与电子对给予体之间形成配位共价键的反应.

  路易斯酸的分类 1、 配位化合物中的金属阳离子,例如[Fe(H2O)6]3+和[乙铁Cu(NH3)4]2+中的Fe3+离子和Cu2+离子.

  2、有些分子和离子的中心原子尽管满足了8电子结构,仍可扩大其配位层以接纳更多的电子对.如 SiF4 是个伟岁陆石个全苦为措握滑路易斯酸,可结合2个F–的电子对形成 [SiF6]2–.

  3、另一些分子和离子的中心原友其轴责子也满足8电子结构,但可通过价层电子重排接纳更多的电子对.再如CO略西红费史多紧2能接受OH–离子中O 原子上块花的孤对电子

  4、某些闭合壳层分子可通过其反键分子轨道容纳外来电子对.碘的丙酮编绝天卫红已溶液呈现特有的棕色,是因为I2分子反键轨道接纳丙酮中氧原子的孤对电子形成配合物(CH3)2COI2.再如四氰基乙烯(TCNE)的π*轨道能接受一对孤对电子。

  常见的Lewis酸

  1.正离子、金属离子:钠离子、烷基正离子、硝基正离子

  2.受电子分子(缺电子化合物):三氟化硼、三氯化铝、三氧化硫、二氯卡宾

  3.分子中的极性基团:羰基、氰基

  在有机化学中Lewis酸是亲电试剂

  路易斯碱的分类 1、 阴离子

  2、具有孤对电子的中性分子如 NH3,H2O,CO2,CH3OH;

  3、含有碳-碳双键的分子如CH2=CH2.

  Lewis碱显然包括所有Bronsted碱,但Lewis酸与Bronsted酸不一致,如HCl,HNO3是Bronsted酸,但不是Lewis酸,而是酸碱加合物.

  常见的Lewis碱

  1.负离子:卤离子、氢氧根离子、烷氧基离子、烯烃、芳香化合物

  2.带有孤电子对的化合物:氨、胺、醇、醚、硫醇、二氧化碳

  在有机化学中Lewis碱是亲核试剂

  注意:

  1.Lewis酸碱电子理论中只有酸、碱和酸碱络合物,没有盐的概念;

  2.在酸碱电子理论中,一种物质究竟属于碱,还是属于酸,还是酸碱配合物,应该在具体反应中确定。在反应中起酸作用的是酸,起碱作用的是碱,而不能脱离具体反应来辨认物质的酸碱性。同一种物质,在不同的反应环境中,既可以做酸,也可以做碱。

  3.正离子一般起酸的作用,负离子一般起碱的作用;AlCl3, SnCl2, FeCl3, BF3, SnCl4, BCl3, SbCl5等都是常见的Lewis酸;

  4.这一理论的不足之处在于酸碱的特征不明显

基本类型

  根据酸碱电子论,可把酸碱反应分为以下四种类来自型:

  1.酸碱加合反应职完委如视温呼酸碱反应是电子对接受体与电子对给予体之间形成配位共价键的反应如:

  Ag+ +2NH3 = [Ag(NH3)2]+

  2.酸取代反应酸取代了率式它汉酸碱配合物中的酸,生成了360百科新的酸碱配合物,这种取代反应叫酸取代反应

  如:Al(OH)3 + 攻终七克息3H+= Al3+ + 3H2O

  酸(H)取代了酸碱配合物Al(OH)中的酸(Al),形成了新的酸碱配合物H2O。

  又如:[CdI] + Hg = [HgI] + Cd

  酸(Hg)取代了酸碱配合物[CdI]中的酸(Cd),形队独义外成了新的酸碱配合物[HgI]。

  3.碱取代反应碱取代了酸碱配合物中的碱,生成了新的酸碱配合物,这种取代反应脚化每鲁叫碱取代反应。

  如:[Cu(NH3)2]2+ + 2北答开四用换史OH-== Cu(OH)2↓ + 2NH3

  碱(OH)取代了酸碱配合物[Cu(NH)]中的碱(NH),形成了新的酸碱配合物 Cu(OH)。

  又如:[Ag(NH3)2丰施点总]+ I ==AgI↓ 革守提航概异四我+ 2NH3

  碱(I)取代了酸碱配合物[Ag(NH3)2]中的碱(NH3),形成了新的酸碱配非氧处名证合物AgI。

  4.双取代反应乡点两种酸碱配合物中的酸碱互相交叉取代,生成两种新的酸碱配合物,这种取代反应称为双取代反应。

  如:BaCl2 + Na2苦记帝小源香则SO4 = BaSO4+ 2NaCl

  CH3COOH + CH3OH = CH3COOCH3 + H2O

  也有化学家这样分类:

  1. A + :B = A—B 配位反应(即以上分类中的酸碱加合反应)

  第一类反应叫配合物形成反应(Complex formation reaction),是最简结护停太宽物团类单的一类路易斯酸碱反应,已你衡资精小围新阻或是酸与碱在惰性溶剂(No药散三弦垂拿波急补天n-coordinating solvent)中发生的反应,或是反应物与溶剂本身的反应,或发生在气相的反应。

  2. A —B + :B = A—B' +:B 取代坐药朝机消知反应(即以上分类中的酸取代反应和碱取代反应)

  第二类反应叫置换反应(Displacement Reacti南占运海扬具更情粮苗on).或表示配合物中的碱配位体被一个外来碱置换,例如:

  或表示配合物中的酸被一个外来酸置换,例如:

  [MnF6]2- + 2 SbF5 = 2 [SbF6]- + Mn受简F4

  HS-(aq) + H2O(l) = H3O+(aq) + S2-(aq)

  [Cu(NH3)4]2+(aq) + 4 H2O(l) =[Cu(H2O)4]2+(aq) + 4 NH3(g)

  3. A —B + A'—B' = A—B' + A'—B 复分解反应(即以上分类中的双取代反应)

  第三类反应叫复分解反应(Metathesis Reaction),希腊语中的"Metathesis"意为"交换",所以复分解反应即配位体交换反应,又叫双取代反应.例如:

  (C2H5)3Si-I + AgBr =(C2H5)3Si-Br + AgI

不足

  酸碱电子理论扩大了酸碱范围,可把酸碱概念用于许多有机反应和无溶剂反应,如:CaO + SiO2 = CaSiO3。这是它的优点。它的缺点是这一理论包罗万象,使酸碱特征不明显,同时,如果选择不同的反应对象,酸或碱的强弱次序也可能不同,对酸碱强弱也没有一个定量标准。

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