تعريف لويس للحمض والقاعدة

يشير مصطلح حمض لويس إلى تعريف الحمض الذي نشره جيلبرت لويس في عام 1923 ، والذي ينص على أن المادة الحمضية هي مجموعة مستقرة يمكنها استخدام زوج من جزيء آخر لإكمال إحدى ذراتها لذلك ، H + هو حمض لويس لأنه يمكن أن يقبل زوجًا لإكمال شكله المستقر ويتطلب إلكترونين.

يعرف الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية أحماض وقواعد لويس بأنها كيانات جزيئية (وعائلات كيميائية مقابلة) ، وهي مستقبلات لأزواج الإلكترون ، بحيث يمكنها التفاعل مع قواعد لويس لتكوين إضافات لويس من خلال المشاركة حبلا إلكترونية مزدوجة على سبيل المثال ، ينتج عن التفاعل بين ميثيل البورون والأمونيا إضافة Me 3 BNH 3 والتي تُعرف أحماض لويس بالمجموعات القادرة على الحصول على أزواج إلكترون حرة وقواعد لويس هي عائلة من الإلكترونات المزدوجة الحرة ، لذلك فإن H + هو حمض لويس لأنه يمكن أن يقبل الدوبلكس الحر ، في حين أن OH- و NH3 هي قواعد لويس ، والتي يمكن أن تمنح المزدوج الحر.

نشأ هذا المفهوم من نظرية الرابطة الكيميائية التي اقترحها جيلبرت لويس في عام 1923 حيث تم نشر نظرية برونستيد-لوري الحمضية القاعدية في نفس العام و هاتان النظريتان مختلفتان تمامًا ، لكنهما متكاملتان كما أن قاعدة لويس هي أيضًا قاعدة برونستيد-لوري ، لكن حمض لويس ليس بالضرورة أن يكون حمض برونستيد-لوري.

في عام 1963 ، تم تصنيف الأحماض الصلبة واللينة والقلوية حسب (نظرية HSAB) حيث يمكن توقع شدة تفاعل حمض لويس وقياسها بواسطة المحتوى الحراري القياسي ، ويتم تشكيل المعادلة بمساعدة معادلة دراغو وايلاند ذات المعلمتين.

أحماض لويس

أحماض لويس متنوعة ولكن الأبسط هم أولئك الذين يتفاعلون مباشرة مع قاعدة لويس و لكن الأكثر شيوعًا هي تلك الجزيئات التي تخضع لتفاعل قبل تكوين التقارب وفقًا التعريف العام لمتقبلات أزواج الإلكتروني ، تتضمن أمثلة أحماض لويس ما يلي:

البروتونات (H +) والمركبات الحمضية هي أيونات البصل ، مثل NH 4 + و H 3 O +
الكاتيونات المعدنية ، مثل Li + و Mg 2+ ، عادة ما تكون عبارة عن معقدات مائية أو إيثر ،
المواد المستوية المثلثة ، مثل BF 3 و H 3 C + carbocation.
الفوسفور والزرنيخ وخماسي الهاليدات الأنتيمون.
الأنظمة الإلكترونية الضعيفة ، مثل الكيتين ورباعي الإيثيلين.

تعريف الحمض والقاعدة حسب لويس

وبالمثل ، غالبًا ما يتم استخدام وصفات حمض لويس بشكل فضفاض على سبيل المثال ، في المحلول لا توجد بروتونات عارية.

قواعد لويس

قاعدة لويس هي ذرة أو نوع جزيئي موضعي للغاية من HOMO وقواعد لويس النموذجية هي الأمينات التقليدية مثل الأمونيا وأمينات الألكيل حيث تشمل قواعد لويس الشائعة الأخرى بيريدين ومشتقاته بعض الفئات الرئيسية لقواعد لويس هي

أمين من الصيغة NH 3-x R x ، حيث R = ألكيل أو أريل. هذه مرتبطة بـ البيريدين ومشتقاته.
إستر الفوسفات من الصيغة PR 3-x A x ، حيث R = ألكيل و أ = أريل.
توجد مركبات O و S و Si و T في حالتين من حالات الأكسدة ، بما في ذلك الماء والإستر والكيتون

قواعد لويس الأكثر شيوعًا هي الأنيونات حيث ترتبط قوة قاعدة لويس بـ pKa للحمض الأصلي الحمض الذي يحتوي على pKa المرتفع سينتج قاعدة لويس جيدة.

مرة أخرى ، غالبًا ما يتم استخدام وصف قاعدة لويس بشكل فضفاض على سبيل المثال ، في المحلول ، الهيدريد غير معروف في المحلول وتم تقييم قوة قاعدة لويس لأحماض لويس المختلفة (مثل I 2 و SbCl 5 و BF 3).

وتتضمن أمثلة قواعد لويس المستندة إلى التعريف العام للإلكترون مقابل المتبرع ما يلي:

الأنيونات البسيطة ، مثل H- و F-.
يحتوي على أنواع أزواج مفردة أخرى ، مثل H 2 O و NH 3 و H O و CH 3-
الأنيونات المعقدة ، مثل الكبريتات.
قواعد نظام لويس المخصب بالإلكترون ، مثل الأسيتيلين والإيثيلين والبنزين.

حقائق عن الأحماض والقواعد

يمكن تقسيم أي محلول يحتوي على الماء إلى محلول حمضي أو محلول قلوي أو محلول متعادل ومع ذلك ، قد لا تندرج الزيوت والسوائل التي لا يعتبر الماء المكون الرئيسي فيها ضمن هذه الفئة.
هناك العديد من التعريفات للأحماض والقواعد ، ولكن يمكن تعريفها ببساطة على النحو التالي:
حمض أي جزيء يمكنه استقبال الإلكترونات أو إطلاق ذرات الهيدروجين أثناء تفاعل كيميائي.
القلوي أي جزيء يمكنه إطلاق الإلكترونات أو قبول ذرات الهيدروجين أثناء تفاعل كيميائي.
وفقًا لقدرة الأحماض والقواعد على الذوبان في الذرات الأساسية في الماء ، يمكن تقسيم الأحماض والقواعد إلى أحماض قوية وقواعد ضعيفة ، ومن بينها أقوى قوة إذابة هي الأقوى ، وأضعف قوة إذابة هي حمض ضعيف أو قوي القاعدة ولكن قدرة الحمض أو القلوي على “التأثير على التآكل” لا تعتمد كليًا على قدرته على الذوبان في الذرات في الماء.
يوجد مقياس يسمى مقياس الأس الهيدروجيني ، والذي يستخدم لقياس حموضة أو قلوية المحلول حيث يتراوح المقياس من 0 إلى 14 ، لأنه كلما اقترب الرقم الهيدروجيني للمحلول من الصفر ، زادت الحموضة ، والعكس صحيح ، لأنه كلما زاد الرقم الهيدروجيني ، تزداد قلوية المحلول ويعتبر المحلول متعادلًا و إذا كان الرقم الهيدروجيني يساوي 7.
تفاعل التعادل هو تفاعل بين حمض وقاعدة لإنتاج الملح والماء ، ويكون الرقم الهيدروجيني للمحلول الناتج عن التفاعل قريبًا من 7 ، مما يشير إلى أن المحلول متعادل.
من أشهر الاختبارات المستخدمة لتحديد نوع المحلول (ورق عباد الشمس) ، لأن هذا الورق سيتغير لونه مع تغير قيمة الرقم الهيدروجيني للمحلول الملامس ، لذلك مع الحمض (درجة الحموضة أقل من 7) ، ومع القلوي (الرقم الهيدروجيني أكبر من 7) يتحول إلى اللون الأزرق ، ولن يتغير اللون في المحلول المحايد.
وبما أن كلا من الأحماض والقلويات تتحلل إلى أيونات في المحلول ، فإن حلولها تكون موصلات كهربائية جيدة.

الفرق بين الحمض والقاعدة

يشير الحمض إلى أي مركب كيميائي ، وبمجرد إذابته في الماء ، يكون نشاط أيون الهيدروجين للمحلول الناتج أعلى من نشاط الماء النقي أما القلوي مادة مائية تمتص أيونات الهيدروجين.
القوة يعتمد الحمض على تركيز أيونات الهيدرونيوم بينما يعتمد القاعدة على تركيز أيونات الهيدروكسيد.
يعتمد الحمض على درجة الحرارة ، ويبدو أن الحمض في صورة صلبة أو سائلة أو غازية. سيكون لها أيضًا طعم حامض اما القلوي ناعم وصلب بطبيعته.
تفكك عند مزجه بالماء ، سيطلق الحمض أيونات الهيدروجين (H +) ، ولكن عند خلطها بالماء ، تطلق القلويات أيونات الهيدروكسيد (OH-)
تم اختبار عباد الشمس الحمض يحول ورق عباد الشمس الأزرق إلى اللون الأحمر بينما حول القاعدة ورق عباد الشمس الأحمر إلى اللون الأزرق
الصيغة كيميائية المركب الذي تبدأ صيغته الكيميائية بـ H هو حمض ، مثل HCl (حمض الهيدروكلوريك) اما المركب ذو الصيغة الكيميائية OH عبارة عن قاعدة ، مثل KOH (هيدروكسيد البوتاسيوم)
يكون مقياس درجة الحموضة في الأحماض أقل من 7 ولكن في القاعدة يكون أكثر من 7.[1]