Lewisen azido-base teoria: ulermen zabalagoa eta orokorragoa
Pendahuluan
Isaac Newtonek behin esan zuen erraldoien sorbalden gainean jarrita urrunago ikus zezakeela, eta kimikan, gaur egun onartzen ditugun oinarrizko printzipio asko lehenagoko zientzialarien lanean oinarritzen dira. Garapen esanguratsu horietako bat azidoen eta baseen Lewis teoria izan zen, Gilbert N. Lewisek 1923an aurkeztua. Teoria honek azidoen eta baseen kontzeptuak sinplifikatu eta zabaldu zituen, errazago ulertu eta aplikatu ahal izateko kimika modernoan.
Sarrera gisa, Lewisek baino lehen proposatutako azido eta base teoriei erreparatuko diegu. Lehenik eta behin, Arrheniusen azido-base teoriak dio azidoa disoluzioan hidrogeno ioien (H⁺) kontzentrazioa handitu dezakeen konposatua dela, eta basea, berriz, hidroxido ioien (OH⁻) kontzentrazioa handitu dezakeen konposatua dela. Geroago, komunitate zientifikoak Bronsted-Lowryren azido-base teoria onartu zuen , definizio hori zabalduz, azidoa protoi (H⁺) emailea dela eta basea protoi hartzailea dela esanez. Hala ere, bi teorien definizioek mugak dituzte, batez ere protoiak edo hidroxido ioiak esplizituki inplikatzen ez dituzten erreakzio kimikoak kontuan hartzen ditugunean.
Definizioa eta printzipioak Azido-basea Lewisen arabera.
Gilbert N. Lewisek gabezia hau antzeman zuen eta azidoen eta baseen definizio orokorrago bat proposatu zuen. Lewisen azido-base teorian, azidoa elektroi-bikoteen hartzaile gisa definitzen da, eta basea, berriz, elektroi-bikoteen emaile gisa. Definizio hau ur-disoluzioetatik eta protoiak dituzten erreakzioetatik haratago doa, erreakzio kimiko mota desberdinak ulertzeko aukera emanez.
Teoria honen adibide klasiko bat amoniakoaren (NH3) eta azido borikoaren (BF3) arteko erreakzioa da. Kasu honetan, NH3-k Lewis base gisa jokatzen du, bere nitrogeno atomoan elektroi bikote bat ematen baitio BF3-ko boro atomo elektroi gabeari, eta honek Lewis azido gisa jokatzen du. Lewis basearen elektroi bikotearen eta Lewis azidoaren elektroi hartzailearen arteko loturak aduktu konplexu egonkorrago baten eraketa eragiten du.
Lewisen teoriaren beste alderdi garrantzitsu bat
Lewisen teoriaren indarguneetako bat Arrhenius edo Bronsted-Lowry teoriek azaldu ezin dituzten erreakzioak azaltzeko duen gaitasuna da. Honen barruan sartzen dira protoiak esplizituki inplikatzen ez dituzten erreakzioak. Adibidez, hainbat organometaliko eta koordinazio-kimika erreakziotan, arteko elkarrekintza trantsizio-metalak eta ligandoak erraz azal daitezke Lewis-eko azido eta baseen kontzeptua erabiliz.
1. Orbitalen kontzeptua eta elkarrekintza motak
Lewisen azido-base teorian faktore garrantzitsu bat orbitalen eta azidoen eta baseen arteko elkarrekintza motak ulertzea da. Trantsizio-metalen d-orbitalek, adibidez, askotan Lewisen base gisa jokatzen duten ligandoekin lotzen direnean parte hartzen dute. Elkarrekintza hauek koordinazio-konplexuen eraketaren oinarrian daude, eta hauek ezinbestekoak dira aplikazio kimiko askotan, hala nola katalisi homogeneoan eta kimika supramolekularrean.
2. Aduktuen egonkortasuna
Lewis azidoen eta baseen artean eratutako aduktu-konplexuen egonkortasuna hainbat parametroren bidez azter daiteke, hala nola bateragarritasun geometrikoa, interakzio-energia elektrostatikoa eta polaritatea. Adibidez, molekularen afinitate elektronikoa eta hiru dimentsioko egitura bezalako propietateek eragina izan dezakete elektroi-bikote bat zenbateraino onartu edo eman daitekeen.
3. Aplikazioak Katalisian
Teoria azido-base Lewis azidoek ere funtsezko zeregina dute katalisian, batez ere azido-base katalisi heterogeneo eta homogeneoan. Katalizatzaileek erreakzioak bizkortzen dituzte aktibazio-energia txikiagoko bide alternatiboak eskainiz. Trantsizio-metalen katalizatzaile askok Lewis azido gisa joka dezakete substratuak aktibatzeko elektroi-bikoteak onartzearen bidez. Adibidez, hidrogenazio-katalisian, platinoak edo paladioak bezalako metalek hidrogeno molekulen lotura eta aktibazioa erraztu dezakete.
Lewisen teoriaren konparaketa eta mugak
Lewisen azido-base teoriak estaldura zabalagoa eskaintzen badu ere, ez ditu guztiz ordezkatzen Arrhenius eta Bronsted-Lowry. Teoria bakoitzak bere indarguneak eta aplikazioak ditu erreakzio mota batzuk azaltzeko. Adibidez, Arrheniusen teoria oso erabilgarria da ulertzeko. elektrolitoen propietateak disoluzioan urtsua, Bronsted-Lowry teoria, berriz, azido-base erreakzioetarako aplikagarriagoa da disolbatzaile ez-urtsuetan edo gas fasean.
Lewisen teoriaren muga bat da azidoen eta baseen definizioak hain orokorrak direla, ezen batzuetan zaila baita testuinguru zehatzetan zuzenean azaltzea kimika kuantikoa edo analisi espektroskopikoa bezalako kontzeptu kimiko sakonagoen laguntzarik gabe. Lewisen teoria irakasteko eta aplikatzeko, askotan adibide zehatzak eta analisi sakona behar dira benetan eraginkorra izateko.
Ondorioa eta eragina
Lewisen azido-base teoriak elkarrekintza kimikoen ulermena zabaltzen du definizio malguagoekin eta aplikazio zabalagoekin. Azidoak elektroi-bikote hartzaile gisa eta baseak elektroi-bikote emaile gisa definituz, teoriak dimentsio berriak irekitzen ditu erreakzio kimiko mota desberdinak ulertzeko. Honek hidrogeno ioiak edo hidroxido ioiak esplizituki inplikatzen ez dituzten erreakzioak barne hartzen ditu, hala nola koordinazio konplexuak eta erreakzio katalitikoak kimika organometalikoan.
Oro har, Gilbert N. Lewisek teoria honi egindako ekarpenek ez zituzten kimikaren oinarriak sendotu bakarrik, baita ikerketa zientifiko gehiago egiteko tresna baliotsua ere eman zuten. Teoria honen ulermen sakonagoak fenomeno kimiko konplexuak ulertzen laguntzen digu eta berrikuntza bizkortzen du farmazia, material zientifikoak eta energia-teknologia bezalako arloetan. Horrela, azido-base teoria honen garrantzia aitortuz , ikasketa eta aplikazio sorta zabalago batera aplikatu eta estimatu dezakegu.
