5.2 : Lewis Asitleri ve Bazları

In the periodic table, all elements in group 13 have three valence electrons. Consequently, they form trivalent compounds in which the central atom has a sextet of electrons and a vacant orbital.

These electron-deficient compounds achieve their octets by receiving electrons from other species in a chemical reaction.

For example, aluminum chloride reacts with ammonia by accepting the lone pair from the nitrogen atom.

This makes aluminum chloride — the electron-pair acceptor — a Lewis acid, and ammonia — the electron-pair donor — a Lewis base.

As the two oppositely charged species attract each other, the electron pair is transferred from the base to the acid. This completes the octet of the Lewis acid, resulting in a Lewis acid—base adduct.

Now, consider another Lewis acid—base reaction between the electron-deficient boron trifluoride and ammonia.

The electrostatic potential map of boron trifluoride indicates a significant positive charge centered on the boron atom.

In the case of ammonia, the nitrogen atom carries a negative charge on account of its nonbonding electron pair.

The opposite charges cause boron trifluoride and ammonia to react. During the reaction, the lone pair of ammonia fills the valence shell of boron to give it an octet of electrons.

In the adduct, boron carries a formal negative charge and nitrogen carries a formal positive charge — thus conserving the net charge of the compound.

Now, examine the reaction between a protic acid, like hydrochloric acid, and a base — ammonia. By the Brønsted–Lowry definition, HCl is an acid owing to its ability to donate a proton.

Although HCl is not an electron-deficient compound, in its reaction with ammonia, the hydrogen atom of HCl loses its shared electrons to chlorine while simultaneously accepting a pair of electrons from ammonia. HCl is, therefore, also a Lewis acid.

Bu ders elektron eksikliği olan bileşikler için oktet kuralı bağlamında Lewis asitleri ve bazlarını ele alır. Burada, bor veya alüminyum gibi grup 13 elementleri vurgulanarak kavram tartışılmaktadır. Grup 13 elementleri üç değerlik elektronuna sahip olduğundan, altılı elektronlara ve merkezi atom için boş bir yörüngeye sahip üç değerlikli bileşikler oluştururlar. Sonuç olarak, elektron eksikliği olan bu bileşikler, bir kimyasal reaksiyonda oktetlerini tamamlamak için diğer türlerden elektronları kabul eder. Gilbert N. Lewis tarafından önerilen 'genelleştirilmiş asit ve baz teorisine' göre Lewis asitleri olarak anılırlar.

Lewis'in teorisi, Brønsted'in tanımının kapsamı dışında kalan bileşiklerle ilgiliydi. Lewis, elektron eksikliği olan bileşiklerin, değerlik kabuğu oktetlerinin kimyasal bir reaksiyonda tamamlandığı bir Lewis asidi gibi davrandığını öne sürdü. Dolayısıyla bir Lewis asidi, yeni bir bağ oluşturmak için bir çift elektronu kabul eden türdür.

Buna karşılık Lewis bazı, bir elektron çifti bağışlayan tür olarak tanımlanır. Bu, bir Lewis asit-baz eklentisi oluşturmak için amonyakla reaksiyona giren alüminyum klorürün spesifik örneği kullanılarak açıklanmaktadır. Burada elektron çifti, okteti karşılamak için zıt yüklü türler arasında aktarılır. Lewis asitleri ve bazları kavramı, Şekil 1'de gösterildiği gibi elektron eksikliği olan bor triflorür ile elektron açısından zengin amonyak arasındaki reaksiyonla daha da yinelenir.

Figure 1. Bor triflorür ile amonyak arasındaki reaksiyon

Burada tür üzerinde önemli bir yük gelişir. Borun merkezi elektron kabul edebilecek boş bir yörüngeye sahip olduğundan pozitif yükü lokalize eder. Bunun aksine, amonyaktaki nitrojen merkezi, yalnız bir elektron çiftinin varlığı nedeniyle negatif yük biriktirir. Dolayısıyla etkileşime girdiklerinde nitrojenin değerlik kabuğundaki yalnız elektron çifti, yukarıdaki kavisli okla gösterilen BF3'teki bor atomuna aktarılır. Böylece bor ve nitrojenin formal yükleri dengelenir ve sonuç olarak Lewis asit-baz eklentisinin net yükü yoktur.

Lewis teorisi, yalnız bir çiftin transferini dahil ederek asit-baz reaksiyonlarını tanımlamak için yalnızca proton transferini kullanan Brønsted teorisine bir ek sağlar. Bu nedenle, tüm Brønsted-Lowry asitleri protik asitler iken Lewis asitleri protik veya aprotik olabilir. Bu, hidroklorik asit örneği kullanılarak tasvir edilmiştir. Brønsted-Lowry tanımına göre HCl, proton verme yeteneği dikkate alındığında bir asittir. Aynı zamanda bir Lewis asididir çünkü hidrojen atomu paylaşılan elektronları klora kaptırırken aynı zamanda amonyaktan elektron çiftini de kabul eder.

Etiketler

Lewis Acids Lewis Bases Octet Rule Electron deficient Compounds Group 13 Elements Boron Aluminium Trivalent Compounds Vacant Orbital Electron Donation Electron Acceptance Lewis Acid base Adduct Boron Trifluoride Ammonia

5.2 : Lewis Asitleri ve Bazları

Etiketler

PLAYLIST