Acidi e Basi di Lewis

Nel 1923, G. N. Lewis propose una definizione generalizzata di comportamento acido-base in cui acidi e basi sono identificati dalla loro capacità di accettare o donare una coppia di elettroni e formare un legame covalente coordinato.

Un legame covalente di coordinate (o legame dativo) si verifica quando uno degli atomi nel legame fornisce entrambi gli elettroni di legame. Ad esempio, un legame covalente coordinato si verifica quando una molecola d’acqua si combina con uno ione idrogeno per formare uno ione idronio. Un legame covalente coordinato si verifica anche quando una molecola di ammoniaca si combina con uno ione idrogeno per formare uno ione ammonio. Entrambe queste equazioni sono mostrate qui.

Le reazioni che coinvolgono la formazione di legami covalenti coordinati sono classificate come chimica acido-base di Lewis. La specie che dona la coppia di elettroni che compongono il legame è una base di Lewis, la specie che accetta la coppia di elettroni è un acido di Lewis, e il prodotto della reazione è un addotto di base dell’acido di Lewis. Come dimostrano i due esempi precedenti, le reazioni acido-base di Brønsted-Lowry rappresentano una sottocategoria delle reazioni acide di Lewis, in particolare quelle in cui la specie acida è H⁺. Alcuni esempi che coinvolgono altri acidi e basi di Lewis sono descritti di seguito.

L’atomo di boro nel trifluoruro di boro, BF₃, ha solo sei elettroni nel suo guscio di valenza. Essendo a corto dell’ottetto preferito, BF₃ è un ottimo acido di Lewis e reagisce con molte basi di Lewis; uno ione fluoruro è la base di Lewis in questa reazione, donando una delle sue coppie solitarie:

Nella seguente reazione, ognuna delle due molecole di ammoniaca, basi di Lewis, dona una coppia di elettroni ad uno ione d’argento, l’acido di Lewis:

Gli ossidi non metallici agiscono come acidi di Lewis e reagiscono con ioni ossido, basi di Lewis, per formare ossiani:

Molte reazioni acido-base di Lewis sono reazioni di spostamento in cui una base di Lewis sposta un’altra base di Lewis da un addotto acido-base, o in cui un acido di Lewis sposta un altro acido di Lewis:

Un altro tipo di chimica acido-base di Lewis comporta la formazione di uno ione complesso (o un complesso di coordinazione) che comprende un atomo centrale, tipicamente un catione metallico di transizione, circondato da ioni o molecole chiamate ligandi. Questi ligandi possono essere molecole neutre, come H₂O o NH₃, o ioni, come CN^– o OH^–. Spesso, i ligandi agiscono come basi di Lewis, donando una coppia di elettroni all’atomo centrale.

Questo testo è adattato da Openstax, Chimica 2e, Sezione 15.2: Acidi e basi di Lewis.