Luisove kiseline i baze — разлика између измена

U opštem slučaju veza između donora i akceptora se posmatra kao korak između [[kovalentna veza|kovalentne]] i [[jonska veza|jonske veze]].

Ovaj koncept je prvi predstavio [[Gilbert Njutn Luis]] koji je predložio teoriju hemijske veze [[1923]]. Iste godine je bila objavljena Bronsted-Lourijeva teorija [[kiselina]] i [[baza (hemija)|baza]]. Dvije teorije su različite ali komplementarne. Luisova baza je ujedno i Bronsted-Lourijeva baza, ali Luisova kiselina ne mora biti ujedno i Bronsted-Lourijeva kiselina.

Zatim je 1963. slijedio koncept klasifikacije u jake i slabe baze i kiseline. Jačina inzerkacijainterkacija između Luisovih baza i kiselina se mjeri standardnom [[entalpija|entalpijom]] stvaranja adukta i može biti predviđena Drago-Vajlandovom jednačinom sa dva parametra.

Luis je 1916. godine predložio koncept po kome se [[hemijska veza]] stvara tako što dva atoma[[atom]]a dijele zajednički elektronski par koji ih drži na okupu. Kada svaki atom doprinese sa pojednim svojim elektronom onda se zove kovalentna veza. Kada oba elektrona dolaze od samo jednog od atoma onda se veza naziva dativna kovalentna ili [[koordinatna veza]]. Razlika između ovih veza nije čvrsta. Tako na primjer tokom formiranja amonijum jona[[jon]]a između amonijaka i vodonika[[vodonik]]a molekul amonijaka donira elektronski par jonu vodonika, ali identitet elektrona je izgubljen u amonijum jonu koji je formiran. Luis je takođe predložio da donor elektronskog para bude klasifikovan kao baza a akceptor elektronskog para kao kiselina.

Moderna definicija Luisove kiseline ja da je to atomska ili molekulska vrsta koja ima lokalizovanu praznu atomsku ili [[molekulske orbitale|molekulsku orbitalu]]. Molekulska orbitala sa najnižom energijom (LUMO) može primiti elektronski par.

Luisova baza je često i Bronsted-Lourijeva baza pošto može donirati elektronski par protonu[[proton]]u, proton je Luisova kiselina pošto može prihvatiti elektronski par. Konjugovana baza Bronsted-Lourijeve kiseline je takođe Luisova baza pošto nakon gubitka protona iz kiseline na mjestu gdje je bila veza A—H ostaje slobodni elektronski par na konjugovanoj bazi. Luisove baze se mogu teško protonizovati ali reaguju sa Luisovim kiselinama. Na primjer [[ugljen monoksid]] je slaba Bronsted-Lourijeva baza ali formira jak adukt sa BF₃.

2,6-di-t-butilpiridin reaguje sa [[hlorovodonična kiselina|HCl]] pri čemu se formira hidrohloridna [[so]] ali ne reaguje sa BF₃. Ovaj primjer pokazuje da sterni faktori u kombinaciji sa elektronskim faktorom igra ulogu u određivanju jačine interakcije između glomaznog di-t-butilpiridina i malog protona.

Najčešći primjer takvih kiselina su bor-trihalidi i organska jedinjenja bora[[bor]]a:

Različite boje rastvora[[rastvor]]a joda[[jod]]a potiču od različitih mogućnosti rastvarača[[rastvarač]]a da formira adukt sa Luisovom kiselinom I₂.

Mnoga jedinjenja koja se svrstavaju u Luisove kiseline zahtijevaju aktivacioni korak prije nego što se formira adukt sa Luisovom bazom. Poznati primjer je aliminijumaluminijum-trihalidi, koji su Luisove kiseline. Aluminijum-trihalidi za razliku od bor-trihalida ne postoje u obliku AlX₃, nego kao agregati i [[polimeri]] koji moraju biti razgrađeni od strane Luisove baze. Jednostavniji slučaj je formiranje adukta borana. Ne postoji monomerni BH₃ tako da se adukti borana dobijaju razgrađivanjem diborata:

Mnogi metalni kompleksi se ponašaju kao Luisove kiseline ali obično nakon što se disosuju sa slabo vezanom Luisovom bazom, obično [[voda|vodom]].

Proton (H⁺) je jedna od najjačih ali takođe i jedna od najkomplikovanijih Luisovih kiselina. Konvencija je da se ignoriše da je proton teško rastvoren (tj. vezan saza rastvarača). Sa ovim pojednostavljenjem reakcija kiseline i baze tj. formiranje adukta se može predstaviti kao:

Luisova baza je atomska ili molekulska vrsta gdje je HOMO molekulska orbitala visoko lokalizovana tj. popunjena. Tipične Luisove baze su obični amini[[amin]]i kao što su amini amonijaka i alkila. Druge česte Luisove baze uključuju [[piridin]] i njegove derivate. Neke od glavnih klasa Luisovih baza su:

Skoro sva jedinjenja koja sadrže prelazne metale su Luisove baze tj. ligandi[[ligand]]i, koje su vezane za [[metal]]. Važna primjena Luisovih baza je da modifikuju aktivnost i selektivnost katalizatora[[katalizator]]a. Zbog toga Luisove baze mogu uzrokovati [[hiralnost]] na katalizatoru, omogućujući asietričnuasimetričnu katalizu, što je korisno u proizvodnji farmaceutskih sredstava.

==Klasifikacija na tvrdejake i mekeslabe kiseline i baze==

Luisove baze i kiseline se obično klasifikuju na osnovu njihove tvrdoćejačine ili mekoćeslabosti. U ovom kontekstu čvrstjak označava mali i nepolarizabilan a mekeslabe označavaju veće atome koji se lakše polarizuju.

*tipične čvrstejake kiseline: H⁺, katjoni [[alkalni metali|alkalnih metala]], borani, Zn²⁺

*tipične mekeslabe kiseline: Ag⁺, Mo(0), Ni(0), Pt²⁺.

*tipične mekeslabe baze: organofosfini, tioetri, ugljen-monoksid i jodidi.

Na primjer amin će zamijeniti [[fosfin]] iz adukta sa kiselinom BF₃. Na isti način se mogu klasifikovati i baze. Na primjer baze koje doniraju slobodni elektronski par sa atoma kiseonika[[kiseonik]]a su jače nego baze koje doniraju sa atoma [[azota]]. iakoIako ova klasifikacija nije nikada bila kvantifikovana pokazalo se da je vrlo korisna u predviđanju jačine stvaranja adukta pri, čemu se koriste ključni koncepti:

*interakcija tvrdajaka kiselina-tvrda baza je jača od interakcije tvrdajaka kiselina-mekaslaba baza ili mekaslaba kiselina-tvrdajaka baza.

*interakcija mekaslaba kiselina-mekaslaba baza je jača od interakcije mekaslaba kiselina-tvrdajaka baza ili tvrdajaka kiselina-mekaslaba baza.

Dalja istraživanja [[termodinamika|termodinamike]] interakcija je pokazala da su interakcija tvrdojako-tvrdojako favorizovane entalpijski, a reakcije mekoslabo-mekoslabo su [[entropija|entropijski]] favorizovane.