ルイス酸及びルイス塩基

1923年、G. N. Lewisは、酸と塩基の一般的な定義を提案しました。酸と塩基は、一対の電子を受け入れたり、提供したりして、配位共有結合を形成する能力によって識別されるというものです。

配位共有結合とは、結合する原子の1つが両方の結合電子を提供する場合に生じます。例えば、水分子が水素イオンと結合してヒドロニウムイオンになると、配位共有結合が生じます。また、アンモニア分子が水素イオンと結合してアンモニウムイオンになると、配位共有結合が生じます。以下に、この2つの式を示します。

配位共有結合の形成を伴う反応は、ルイス酸-塩基化学に分類されます。結合を構成する電子対を供与する種はルイス塩基、電子対を受容する種はルイス酸、そして反応の生成物はルイス酸-塩基付加物です。上の2つの例が示すように、Brønsted-Lowry酸塩基反応は、ルイス酸反応の一種であり、具体的には、酸種がH⁺であるものが該当します。他のルイス酸や塩基を含むいくつかの例を以下に説明します。

三フッ化ホウ素のホウ素原子は価電子が6個しかないため、非常に優れたルイス酸であり、多くのルイス塩基と反応します。この反応ではフッ化物イオンが孤立電子対の1つを供与してルイス塩基となります。

次の反応では、ルイス塩基である2つのアンモニア分子のそれぞれが、ルイス酸である銀イオンに1対の電子を供与しています。

非金属の酸化物はルイス酸として働き、ルイス塩基である酸化物イオンと反応してオキシ陰イオンを形成します。

ルイス酸-塩基反応の多くは、あるルイス塩基が別のルイス塩基を酸-塩基付加物から追い出す置換反応、あるいはあるルイス酸が別のルイス酸を追い出す置換反応です。

ルイス酸塩基化学のもう一つのタイプは、中心原子（典型的には遷移金属陽イオン）が配位子と呼ばれるイオンや分子に取り囲まれた複合イオン（または配位錯体）の形成です。これらの配位子は、H₂OやNH₃のような中性分子であったり、CN^–やOH^–のようなイオンの場合もあります。多くの場合、配位子はルイス塩基として働き、中心原子に一対の電子を供与します。

上記の文章は以下から引用しました。 Openstax, Chemistry 2e, Section 15.2: Lewis Acids and Bases.