Номер 6, страница 51, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

6. Как трактует электронная теория (теория Льюиса) понятие "кислота" и "основание"? Приведите примеры.

Решение

Электронная теория кислот и оснований, предложенная американским химиком Гилбертом Льюисом, расширяет и обобщает протонную теорию Брёнстеда-Лоури. В основе теории Льюиса лежит процесс образования ковалентной связи по донорно-акцепторному механизму, где одна частица предоставляет электронную пару, а другая её принимает.

Кислота Льюиса

Согласно теории Льюиса, кислота — это любая частица (молекула или ион), способная принимать электронную пару, то есть являющаяся акцептором электронов. Кислоты Льюиса имеют вакантную (свободную) атомную или молекулярную орбиталь, на которую может быть принята электронная пара от основания.

Примерами кислот Льюиса являются:

• Катионы металлов: $H^+$, $Ag^+$, $Cu^{2+}$, $Al^{3+}$, $Fe^{3+}$.
• Молекулы с неполным электронным октетом у центрального атома: $BF_3$, $AlCl_3$, $BeCl_2$. Атом бора в $BF_3$ имеет 6 валентных электронов и свободную р-орбиталь.
• Молекулы, в которых центральный атом может расширять свою валентную оболочку за счет d-орбиталей: $SiF_4$, $SnCl_4$, $FeBr_3$.
• Молекулы с полярными двойными связями: $CO_2$, $SO_2$.

Основание Льюиса

Основание по Льюису — это любая частица (молекула или ион), способная предоставлять пару электронов для образования ковалентной связи, то есть являющаяся донором электронов. Основания Льюиса должны иметь хотя бы одну неподеленную электронную пару.

Примерами оснований Льюиса являются:

• Нейтральные молекулы с неподеленными парами электронов: вода ($H_2\ddot{O}:$), аммиак ($:\!NH_3$), спирты ($R-\ddot{O}H$), амины ($R_3N:$), эфиры ($R_2\ddot{O}:$).
• Анионы: $F^-$, $Cl^-$, $OH^-$, $CN^-$.

Примеры кислотно-основных реакций по Льюису

Взаимодействие кислоты Льюиса и основания Льюиса приводит к образованию нового соединения, называемого аддуктом (или координационным соединением), в котором образуется ковалентная связь по донорно-акцепторному механизму.

1. Реакция между трифторидом бора и аммиаком.

Молекула аммиака ($NH_3$) является основанием Льюиса, так как атом азота имеет неподеленную пару электронов. Молекула трифторида бора ($BF_3$) является кислотой Льюиса, так как у атома бора есть вакантная р-орбиталь. Аммиак донирует свою электронную пару бору, образуя аддукт.

$BF_3 \text{ (кислота)} + \text{ }:NH_3 \text{ (основание)} \rightarrow F_3B \leftarrow NH_3 \text{ (аддукт)}$

2. Гидратация иона меди(II).

В водном растворе ион меди ($Cu^{2+}$) выступает как кислота Льюиса, а молекулы воды ($H_2O$) — как основания Льюиса. Молекулы воды предоставляют свои неподеленные пары электронов с атома кислорода на вакантные орбитали иона меди, образуя комплексный ион гексааквамеди(II).

$Cu^{2+} \text{ (кислота)} + 6H_2o \text{ (основание)} \rightarrow [Cu(H_2O)_6]^{2+} \text{ (аддукт)}$

Ответ: В электронной теории Льюиса кислота — это акцептор (приемник) электронной пары, а основание — донор (поставщик) электронной пары. При их взаимодействии образуется ковалентная связь по донорно-акцепторному механизму. Примером кислоты Льюиса является $BF_3$, а примером основания — $NH_3$.