Teoria kwasów i zasad Lewisa + zadania maturalne

Zapraszamy do zapoznania się z artykułem kwasów i zasad wg. teorii Lewisa, to już ostatnia część z cyklu Teorie kwasów i zasad.
Przez długi czas chemicy mieli spory problem ze zdefiniowaniem pojęć czym jest kwas i zasada. Żeby odpowiedzieć na to pytanie, powstały trzy podstawowe teorie (słownie trzy). Pierwsza z nich została sformułowana w 1887 i nazywa się Teorią Arrheniusa. Według jej założeń kwasem jest ten związek, który ulega dysocjacji i wytwarza przy tym jon wodorowy (H+) nazywany także protonem, natomiast zasada to taki co w wyniku dysocjacji tworzy jon hydroksylowy (OH–).
Przedstawmy to sobie na przykładach:
Kwas Arrheniusa:
HCl → H+ + Cl–
Zasada Arrheniusa
NaOH → OH– + Na+
Musicie jednak pamiętać, że amoniak (NH3), mimo, że ulega hydrolizie to nie jest ani kwasem ani zasadą wg. teorii Arrheniusa.
Wspomniany wyżej przykład NH3
NH3 + H2O ⇌ OH– + NH4+
Definicja kwasów i zasad została rozszerzona o Teorię Brønsteda-Lowry’ego. W dużym skrócie opisuje ona kwas jako donor protonu (daje H+) a zasadę jako akceptor protonu (przyjmuje H+), zakłada ona również istnienie sprzężonych par kwas-zasada. Oznacza to, że kwas po odłączeniu protonu staje się sprzężoną zasadą, natomiast zasada biorąc proton staje się sprzężonym kwasem.</p >
CH3COOH +H2O ⇌H3O + + CH3COO−
CH3COOH pełni w tym przypadku role kwasu Brønsteda
CH3COO− pełni w tym przypadku role zasady Brønsteda
Niestety i ta teoria posiada swoje wady. Jak mogliście zauważyć, do tej pory zarówno Arrhenius i Brønested korzystają z roztworów wodnych, co w przypadku kiedy chcemy zdefiniować kwas i zasadę ogólniej?
Z pomocą przychodzi nam Lewis- zagadnienie pojawiające się niemalże w każdym szkolnym podręczniku. Teoria Lewisa stanowi więc finalne uzupełnienie rozważań kwasowo-zasadowych;

Zobacz jak możemy Ci pomóc
Kwasy i zasady wg. Lewisa
Za kwas Lewisa uznaje się związek chemiczny (oznaczany jak „A” z ang. acid), który może przyjąć parę elektronową od zasady Lewisa (oznaczanej jak „B” z ang. base), będącej donorem pary elektronowej. W ten sposób powstaje addukt AB.
Przykład:
BF3 + NH3 → NH3BF3

Jak możecie zauważyć BF3 zachowuje się jak kwas, gdyż może przyjąć parę elektronową od NH3, który pełni tutaj role zasady. Powstałym w wyniku tej reakcji produkt jest addukt- NH3BF3.
Watro wspomnieć, że teorie Lewisa i Brønesteda wykazują wspólną zależność.
Na przykład: bardzo często zasady Lewisa są również zasadami Brønesteda tak samo jak kwasy. Widać to dobrze na wspomnianych wcześniej sprzężonych parach kwas-zasada. Należy jednak mieć na uwadze to, że nie każdy kwas Lewisa będzie kwasem Brønesteda np. BF3, który zgodnie z teorią Lewisa jest kwasem, nie spełnia warunków teorii Brønesteda (brak H+).
Wzory strukturalne Lewisa
Bardzo pomocną i wymaganą nie tylko w zadaniach z kwasami i zasadami, ale w także w całej chemii jest umiejętność rysowania wzorów strukturalnych Lewisa. Pozwalają one na określenie liczby wolnych par elektronowych, a także sprawdzenie czy zapisywana przez nas reakcja w ogóle istnieje (sprawdzenie liczby wiązań do poszczególnych atomów). We wzorach Lewisa wszystkie wiązania pokazywane są jako kreski, a pojedyncze elektrony jako kropki, pokażmy to na przykładach\

SPIS POJĘĆ:
Teoria Arrheniusa– kwas dysocjuje tworząc jon wodorowy (H+), zasada dysocjuje tworząc jon hydroksylowy (OH–).
Teoria Brønsteda-Lowry’ego– kwas to donor protonu (daje H+), zasada to protonoakceptor (przyjmuje H+)
Teoria Lewisa– kwas Lewisa może przyjąć parę elektronową od zasady Lewisa, która może być donorem pary elektronowej, w wyniku reakcji powstaje addukt.
Sprzężona para kwas-zasada– kwas po odłączeniu protonu staje się sprzężoną zasadą, zasada biorąc proton staje się sprzężonym kwasem.
Związki amfoteryczne– posiada zarówno właściwości kwasowe jak i zasadowe
Zadania z którymi możesz spotkać się na maturze
Zadanie 1. Narysuj wzory strukturalne Lewisa poniższych związków:
a) CO2
b) AlCl3
c) SF6
Zadanie 2. Matura 2014: Chemia – poziom rozszerzony
Według teorii Arrheniusa kwasy to związku dysocjujące w roztworze wodnym na kationy wodoru i aniony reszty kwasowej. Brønested zdefiniował kwasy jako donory protonów. Oznacza to, że kwasy to cząsteczki i jonu oddające proton. Zgodnie z teorią Lewisa kwasem nazywamy atom, cząsteczkę lub jon będący akceptorem jednej lub kilku par elektronów.
Wybierz teorię kwasów i zasad, zgodnie z którą H3BO3 – na podstawie reakcji z wodą opisanej powyżej – jest kwasem. Uzupełnij poniższe zdanie, podkreślając nazwisko autora tej teorii.
Na podstawie opisanej reakcji z wodą można stwierdzić, że H3BO3 jest kwasem według
teorii kwasów i zasad (Arrheniusa / Brønesteda /Lewisa)
3. Określ co w poniższych reakcjach jest kwasem a co zasadą wg. Brønesteda lub Lewisa
a) HCl + NH3 → NH4+ + Cl−
b) I2 + I− → I3−
Tagi: Teoria Kwasów i Zasad Lewisa, Teoria Kwasów i Zasad Bronsteda, Teoria Kwasów i zasad Arrheniusa

Biologia – najczęściej popełniane błędy na maturze

Chemia – najczęściej popełniane błędy na maturze
