مدل لوویس
در مطالب قبل گفته شده آرنیوس اسید و باز را به محیط آبی محدود کرده بود. سپس مدل لوری – برونستد ارایه شد که نسبتاً کامل تر و فراگیر تر از مدل آرنیوس بود و برای اسید و باز محدودیت فازی نداشت. امّا این مدل هم اسیدها را به موادی محدود می کرد که دارای هیدروژن باشند و بتوانند H+ را آزاد کنند. در این جا با مدل کامل تری آشنا خواهید شد و تعریف جامع تری از اسید و باز را در قالب مدل لوویس فرا خواهید گرفت.
محدودیت مدل آرنیوس و نیز مدل لوری – برونستد باعث شد تا «گیلبرت نیوتون لوویس» شیمی دان مشهور آمریکایی در سال 1923 تعریف جامع تر و کامل تری از اسید و باز را مطرح کند.
اسید لوویس: مولکول یا یونی که دست کم دارای یک اوربیتال خالی است و می تواند جفت الکترون ناپیوندی را به صورت داتیو بپذیرد.
باز لوویس: مولکول یا یونی است که دست کم یک جفت الکترون نا پیوندی دارد و می تواند آن را برای ایجاد یک پیوند داتیو در اختیار مولکول یا یون دیگری قرار دهد.
موادی که در مدل لوری – برونستد باز هستند در مدل لوویس هم باز محسوب می شوند. امّا تعریف لوویس از اسید طیف گسترده تری از مواد را در بر می گیرد. چون بر اساس این مدل، نه تنها H+ بلکه هر ذره ی دیگری که دارای اوربیتال خالی است می تواند جفت الکترون ناپیوندی را بپذیرد و اسید محسوب شود. گونه های بسیاری مانند ALCL 3 , SO3 , BF3 طبق تعریف لوویس اسید هستند.
به واکنش گاز آمونیاک (NH3) با گاز بورتری فلوئورید (BF3) توجه کنید:
این واکنش یکی از معروف ترین نمونه هایی است که با مدل لوری – برونستد یا مدل آرنیوس قابل توجیه نبوده امّا با مدل لووییس تفسیر می شود. همان طور که مشاهده می کنید این واکنش با انتقال پروتون همراه نیست و باید به جفت الکترون های ناپیوندی توجه کنیم. NH3 در ساختار خود یک جفت الکترون ناپیوندی دارد که آن را در اختیار BF3 که دارای اوربیتال خالی است می گذارد. NH3 به عنوان دهنده ی داتیو باز و BF3 به عنوان پذیرنده ی داتیو اسید محسوب می شود.
لوویس با ارایه ی این مدل بر مبنای مبادله ی جفت الکترون های ناپیوندی، سهم چشمگیری در پیش رفت یکی از شاخته های علم شیمی داشت که شیمی کوئوردیناسیون نامیده می شود.
اگر چه گفته شد مدل لوویس کامل ترین مدل برای اسید و باز است و طیف گسترده تری از مواد را در بر می گیرد امّا به معنی بهترین و مناسب ترین مدل در همه ی آزمایشات نیست. برای مثال واکنش معروف خنثی شدن بین HCL(aq) و NaOH(aq) با مدل آرنیوس راحت تر توجیه می شود امّا در مدل لوری – برونستد و یا مدل لوویس تفسیر آن پیچیده است.
سوال: کدام عبارت درست است؟
1- لوویس در مدل خود نگاه را از فاز آبی به فاز گازی معطوف کرد.
2- اسید لوویس ماده است که اوربیتال خالی دارد و می تواندجفت الکترون ناپیوندی به صورت داتیو بپذیرد.
3- بر طبق تعریف لوویس SO3 نمی تواند اسید باشد.
4- NH3 در واکنش با BF3 پذیرنده ی داتیو است.
