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路易斯酸
來源:互聯(lián)網(wǎng)

吉爾伯特·路易士,美國物理化學(xué)家。從他的電子理論出發(fā),他還為酸堿作出了更為廣泛的定義:可接受一個電子對的物質(zhì)是酸,可給出一個電子對的物質(zhì)是堿,形成路易斯酸堿理論。常見的路易斯酸有氯化鋁三氯化鐵、三氟化硼五氯化鈮以及系元素的三甲磺酸鹽。

路易斯酸,又稱親電子試劑,指可以接受電子對的物質(zhì),這是根據(jù)路易斯的酸堿電子理論對酸的定義確定的。由于它所包含的物質(zhì)極為廣泛,也稱廣義酸。

物理性質(zhì)

路易斯酸多具腐蝕性。氯化鋅,對纖維素具腐蝕性,是一個路易斯酸腐蝕性的典型例子。由于水顯路易斯堿性,多數(shù)路易斯酸會和水反應(yīng)并產(chǎn)生具有布朗斯特酸性的水合物。因此,很多路易斯酸的水溶液都是呈布朗斯特酸性的。水合物中的路易斯酸與水分子之間有強的化學(xué)鍵連系著,因此很難把路易斯酸水合物干燥,即是路易斯酸水合物通常是可分離出的化合物。例如,如果試圖加熱干燥金屬氯化物(路易斯酸)中的水分,則會生成氯化氫及其金屬的氫氧化物。

化學(xué)性質(zhì)

親電試劑或電子受體都是路易斯酸。路易斯酸通常含低能量(最低未占軌道),會與路易斯堿的(最高占有軌道)反應(yīng)。它與布朗斯特-勞里酸不同的是,路易斯酸并不一定需要有質(zhì)子()的轉(zhuǎn)移,對路易斯酸理論來說,所有親電試劑都可以叫做路易斯酸(包括)。雖然所有布朗斯特-勞里酸都屬于路易斯酸,但實際上路易斯酸這個名詞多指那些不屬于布朗斯特-勞里酸的路易斯酸。

路易斯酸的化學(xué)反應(yīng)活性可以用軟硬酸堿理論來判斷??茖W(xué)家仍沒有知道路易斯酸“強度”的通用定義,這是因為路易斯酸的強度與其特有的路易斯堿的反應(yīng)特性有關(guān)。一個模型曾以氣態(tài)路易斯酸對氟化物的親合能來預(yù)測路易斯酸的強度,從而得出在常見可分離出的路易斯酸中,以(五氟化銻)的路易斯酸酸性最強。氟離子是“硬”的路易斯堿,氯離子及一些較“軟”的路易斯堿,以及溶液中的路易斯酸性,都受到計算復(fù)雜的限制而較難研究。

酸根型配合物

酸根型配合物(Ate complex)是指路易斯酸與特定的堿生成的中心原子價升高的鹽。英文有機化學(xué)命名法中,ate這個字是一個后輟,用在被描述的原子上。例如,硼化合物的酸根型配合物被叫作borate硼酸鹽。因此,三甲基硼可和甲基鋰反應(yīng)生成酸根型配合物。這個概念是由格奧爾格·維蒂希在1958年引入的。相似地,路易斯堿可以生成鎓鹽。

延伸閱讀

The Lewis acid-base concepts: an overview, 1980, ISBN 0-471-03902-0

Selectivities in Lewis acid promoted reactions, 1989, ISBN 0-7923-0452-7

Lewis acid reagents: a practical approach, 1999, ISBN 0-19-850099-8

類型

路易斯酸有以下五種類型:簡單的陽離子(理論上一切簡單的陽離子都是路易斯酸)、中心原子的電子結(jié)構(gòu)為不完整的八隅體(這是一類最重要的路易斯酸)、中心原子的八隅體能夠擴大的化合物、中心原子帶有重鍵的化合物、電子結(jié)構(gòu)為六隅體的元素單質(zhì)。

應(yīng)用

路易斯酸在有機化學(xué)的酸催化反應(yīng)方面有重大的實踐意義,如氯化鋁三氟化硼、三氧化硫溴化鐵等路易斯酸是重要的酸催化劑。它們在許多反應(yīng)中能替代勃朗斯特酸催化劑(如硫酸氟化氫等),而且催化性能常常比勃朗斯特酸優(yōu)越,甚至有一些酸催化反應(yīng),用勃朗斯特酸已證明無能為力的,而用路易斯酸卻能立見功效。

參考資料 >

生活家百科家居網(wǎng)