ルイス酸・ルイス塩基

酸といえば酢酸や硫酸を思い浮かべるかと思います。塩基といえばアンモニアや水酸化ナトリウムなどが挙げられます。では、酸・塩基の定義は何かと問われると、その定義の仕方によって主に3つの答え方があります。

アレニウスの定義では、

という、至ってシンプルな分け方をしています。

しかし、水溶液中ではこの説明で通用したとしても、非水溶媒では適用できないこともあり不完全な定義といえます。

ブレンステッド・ローリーの定義では上述の問題点を改良し、酸・塩基反応をプロトンの移動であると考えています。つまり、

と定義しています。

HClは相手にH⁺を渡すため酸であり、NH₃はH⁺を受け取ってNH₄⁺となるため塩基である、といった具合です。

しかし、アレニウスの定義より適用範囲の広いブレンステッド・ローリーの定義ですが、まだ問題点があります。それは、プロトンを持つ物質でしか適用できないということです。

そこで、ルイスの定義が登場します。その定義は以下のようなものです。

ルイスの定義による酸・塩基はそれぞれ、ルイス酸・ルイス塩基と呼ばれます。

電子対を受け取る物質とは、外殻が閉殻構造をとるのに少なくとも2電子不足している化学種のことで、電子を受け取ることで安定構造となります。

一方、電子対を供与する物質とは、少なくとも1対の非共有電子対を持つ化学種のことです。ルイス塩基の非共有電子対がルイス酸と共有されて新しい結合ができます。

この定義ならば、プロトンを持たない物質の酸・塩基についても適用が可能です。プロトンを持たない酸とは、例えばBF₃、AlCl₃などが挙げられます。もちろん、プロトンを含んでいる酸もルイス酸と呼ぶことができます。

以下に、ルイス酸とルイス塩基の酸・塩基反応の例を示します。

以上をまとめると、下の表のようになります。

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