Fonte: Tamara M. Powers, Dipartimento di Chimica, Texas A & M University

Uno degli obiettivi della chimica è quello di utilizzare modelli che tengano conto delle tendenze e forniscano approfondimenti sulle proprietà dei reagenti che contribuiscono alla reattività. Le sostanze sono state classificate come acidi e basi fin dai tempi degli antichi greci, ma la definizione di acidi e basi è stata modificata e ampliata nel corso degli anni. ¹

Gli antichi greci caratterizzavano le sostanze in base al gusto e definivano gli acidi come quelli che avevano un sapore aspro, come il succo di limone e l'aceto. Il termine "acido" deriva dal termine latino per "sapore aspro". Le basi erano caratterizzate dalla loro capacità di contrastare o neutralizzare gli acidi. Le prime basi caratterizzate erano quelle delle ceneri di un fuoco, che venivano mescolate con i grassi per fare il sapone. In effetti, il termine "alcalino" deriva dalla parola araba per "arrostire". Infatti, è noto fin dall'antichità che acidi e basi possono essere combinati per dare un sale e acqua.

La prima descrizione ampiamente utilizzata di un acido è quella del chimico svedese Svante Arrhenius, che nel 1894 definì gli acidi come sostanze che si dissociano in acqua per dare ioni idronio, e basi come sostanze che si dissociano in acqua per dare ioni idrossido. Questa definizione è quindi limitata agli acidi acquosi e richiede che un acido contribuisca a un protone. ² Ad esempio, in acqua, HCl è un acido, in quanto si dissocia per dare lo ione idronio (H₃O)⁺ e lo ione cloruro. Il tricloruro di boro non sarebbe considerato un acido, poiché nell'acqua idrolizza per dare B(OH)₃ e 3 HCl; il prodotto HCl però è un acido di Arrhenius.

Nel 1923, Johannes Nicolaus Brønsted e Martin Lowry definirono indipendentemente gli acidi e le basi sulla loro capacità di donare e accettare ioni idrogeno, o protoni. Così venne il concetto di coppie coniugate acido-base e l'espansione della definizione di acidi e basi in solventi diversi dall'acqua. Ad esempio, l'ammonio è un acido, in quanto può donare un protone e generare ammoniaca. L'ammoniaca può accettare un protone, per dare ammonio. Pertanto, l'ammoniaca è la base coniugata dell'ammonio. Questa reazione acido-base può verificarsi in acqua, ammoniaca o altri solventi.

Questo video tratta della definizione acido-base del chimico americano Gilbert N. Lewis, che definì anche acidi e basi nel 1923. In effetti, questo è lo stesso Lewis delle strutture a punti di Lewis in Chimica Generale. Il suo approccio si concentra non sulla capacità degli acidi e delle basi di donare e accettare protoni, ma piuttosto sulla loro capacità di accettare e donare coppie di elettroni, rispettivamente. Questo comprende la definizione di Brønsted-Lowry, poiché H⁺ accetta una coppia di elettroni da una base di Brønsted durante la protonazione. Tuttavia, espande notevolmente la definizione di acido, ora comprendendo ioni metallici e composti del gruppo principale. Qui, confrontiamo la NMR ³¹P dell'addotto acido-base di Lewis Ph₃P-BH₃ con la trifenilfosfina libera.

1. Impostazione della linea Schlenk per la sintesi del complesso borano trifenilfosfina

NOTA: Per una procedura più dettagliata, consultare il video "Schlenk Lines Transfer of Solvent" nella serie Essentials of Organic Chemistry). La sicurezza della linea Schlenk deve essere rivista prima di condurre questo esperimento. I bicchieri devono essere ispezionati per le crepe delle stelle prima dell'uso. Prestare attenzione per assicurarsi che O₂ non sia condensato nella trappola d

Complesso di trifenilfosfina di borano:

^{31 anni} P NMR (cloroformio-d, 500 MHz, δ, ppm): 20.7 (doppietto largo)

Trifenilfosfina:

^{31 anni} P NMR (cloroformio-d, 500 MHz, δ, ppm): -5,43

Il segnale NMR ³¹P del complesso borano trifenilfosfina è a valle rispetto alla trifenilfosfina libera. Ciò è coerente con la rimozione della densità elettronica dal centro del fosforo, che viene descuotato alla formazione dell'addotto.

Il complesso di trifenilfosfina borano è un esempio di addotto di Lewis, per cui una base di Lewis dona elettroni a un acido di Lewis. Sebbene BH₃ e PPh₃ non siano necessariamente considerati un acido e una base, rispettivamente, utilizzando altre teorie acido-base, la teoria acido-base di Lewis prevede correttamente che le molecole formino un addotto stabile.

Attivazione di piccole molecole:

Mentre gli ioni dei metalli di tra.

1. Lesney, Today's Chemist at Work, 2003, 47-48.
2. Miessler, P. J. Fischer and D. A. Tarr, Inorganic Chemistry, Pearson, 2014.
3. McNulty, J.; Zhou, Y. Tetrahedron Letters, 2004, 45, 407-409.
4. Harman and J. C. Peters, J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 5080-5082.
5. Anderson, J. Rittle and J. C. Peters, Nature, 2013, 501, 84-87.
6. Stephan, J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 10018-10032.
7. Welch, R. R. S. Juan, J. D. Masuda and D. W. Stephan, Science, 2006, 314, 1124-1126.