Interazione acido-base di Lewis in Ph₃P-BH₃

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.