Nā ʻAkika a me nā Kumu Lewis: Kumumanaʻo, Nā Hoʻohana, a me ke Koʻikoʻi i ka Kemika
Pendahuluan
I loko o ke kemika, ua ʻike ʻia a hoʻohana ʻia nā manaʻo o nā waikawa a me nā kumu no nā kenekulia. Ua hoʻomohala ʻia nā kumumanaʻo like ʻole e wehewehe i nā waiwai a me ke ʻano o nā waikawa a me nā kumu. ʻO kekahi kumumanaʻo i hoʻoikaika nui ʻia a hoʻopili nui ʻia ʻo ia ke kumumanaʻo waikawa-kumu Lewis. ʻAʻole wale kēia manaʻo e hoʻonui i nā wehewehe ʻana o nā waikawa a me nā kumu akā e hoʻomākaukau pū i ke ala no ka hoʻomaopopo hohonu ʻana i ka hana kemika a me nā pilina molekala. E kūkākūkā kēia ʻatikala i ke kumumanaʻo waikawa-kumu Lewis, kāna mau noi, a me kona koʻikoʻi i ka kemika.
Nā ʻAkika a me nā Kumu Lewis: Wehewehena a me nā Manaʻo Kumu
Ua hoʻolauna ʻia ke kumumanaʻo waikawa-kumu Lewis e Gilbert N. Lewis i ka makahiki 1923. I ka hoʻohālikelike ʻana i ke kumumanaʻo Bronsted-Lowry e wehewehe ana i nā waikawa ma ke ʻano he mau mea hāʻawi proton (H⁺) a me nā kumu ma ke ʻano he mau mea ʻae proton, lawe ke kumumanaʻo o Lewis i kahi ala ākea ma ka wehewehe ʻana i nā waikawa a me nā kumu e pili ana i nā hui electron:
– He ʻano kemika ka waikawa Lewis e hiki ke ʻae i kahi pālua o nā electrons.
– He ʻano kemika ka Lewis base e hiki ke hāʻawi i hoʻokahi mau electrons.
ʻO kahi laʻana maʻalahi o ka waikawa Lewis a me ke kumu ka hopena ma waena o ka boron trifluoride (BF₃) a me ka ammonia (NH₃). Ma kēia hopena, hana ʻo BF₃ ma ke ʻano he waikawa Lewis no ka mea he orbital hakahaka ko ka ʻātoma boron e hiki ke ʻae i kahi hui electron, ʻoiai ʻo NH₃ e hana ma ke ʻano he kumu Lewis no ka mea he hui electron lone ko ka ʻātoma nitrogen hiki iā ia ke hāʻawi.
ʻAno a me nā Electrons: Ke kī i ka hoʻomaopopo ʻana i nā Lewis Acids a me nā Bases
ʻO ke kumu, hiki ke hoʻohana ʻia ke kumumanaʻo e wehewehe i nā pilina kemika ma ka nānā ʻana i ke ʻano uila o nā ʻātoma a i ʻole nā mole i pili. ʻO nā waikawa Lewis he mau ʻano me nā orbitals hakahaka a i ʻole depopulated e hiki ke huki i nā hui electron mai nā kumu Lewis. No ka laʻana:
– AlCl₃ (Aluminium trichloride): He waikawa Lewis ʻo AlCl₃ no ka mea he orbital hakahaka ko ka ʻātoma alumini e hiki ke ʻae i nā electrons.
– H₂O (Wai): Me ke alo o kahi hui electron lone ma ka oxygen, hiki i ka wai ke hana ma ke ʻano he kumu Lewis i nā hopena he nui.
Hiki i kēia manaʻo ke wehewehe i nā hui paʻakikī a me nā hopena hoʻonohonoho paʻakikī. No ka laʻana, hana pinepine nā ion metala hoʻololi e like me nā waikawa Lewis i nā hopena hoʻonohonoho, kahi e ʻae ai lākou i nā hui electron mai nā ligands e hana ana ma ke ʻano he kumu Lewis.
Nā Hoʻohana o ke Kumumanaʻo Acid-Base Lewis i ka Kemika
1. Hana Kemika
I ka hana kemika, he mea kōkua nui ke kumumanaʻo Lewis i ka hoʻolālā ʻana i nā hopena kemika a me ka hoʻomaopopo ʻana i nā ʻano hana hopena. No ka laʻana, i ka hopena Friedel-Crafts, hana ʻo AlCl₃ ma ke ʻano he mea hoʻoulu, a ma ke ʻano he waikawa Lewis, kōkua ia i ka hoʻokumu ʻana o ka hui electrophilic e pono ai no ka hoʻomau ʻana o ka hopena.
2. Kemika Hoʻohuihui
ʻO ke kemika hoʻohui, e pili ana i nā hui metala hoʻololi, e pōmaikaʻi nui mai ke kumumanaʻo Lewis. Hana pinepine nā metala hoʻololi ma ke ʻano he waikawa Lewis a hui pū me nā ligands e hāʻawi i nā hui electron. ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i kēia mau pilina e hiki ai i nā kemika ke hoʻolālā a hana i nā ʻano hui metala like ʻole me nā waiwai i makemake ʻia.
3. Hoʻouluulu
Hilinaʻi ka nui o nā hopena catalytic i ke kumumanaʻo Lewis acid-base. No ka laʻana, hoʻohana ʻia nā mea hoʻouluulu waikawa Lewis i ka polymerization olefin, kahi e kōkua ai ka mea hoʻouluulu i ka hoʻohui ʻana o nā monomers i ke kaulahao polymer e ulu ana. Hoʻohana ʻia kēia kumumanaʻo i ka hoʻolālā mea hoʻouluulu no nā hopena organik, e like me ka hydrogenation, oxidation, a me ka dehydrogenation.
4. Kemika Organic
I loko o ke kemika organik, kōkua ke kumumanaʻo Lewis i ka hoʻomaopopo ʻana i nā ʻano hana hopena. No ka laʻana, i loko o kahi hopena hoʻohui nucleophilic i kahi carbonyl, hana ka hui carbonyl ma ke ʻano he waikawa Lewis ʻoiai hana ka nucleophile ma ke ʻano he kumu Lewis. He mea nui ka hoʻomaopopo ʻana i ka hoʻokumu ʻana a me ka reactivity o kēia mau mea waena no ka hoʻomohala ʻana i nā ala synthesis organik kūpono.
Nā Hana Lewis Acid-Base i loko o ka Wai Solution
ʻOiai ua hoʻopili pinepine ʻia ke kumumanaʻo acid-base Lewis i nā hopena i loko o ke ʻano kinoea a i ʻole nā mea hoʻoheheʻe wai ʻole, he mea nui nō hoʻi kona hoʻohana ʻana i nā hopena wai. ʻO kahi laʻana ka hoʻokumu ʻia ʻana o nā complexes ionic i loko o ka wai. ʻO kekahi mau ion metala, e like me Fe³⁺, hana ma ke ʻano he mau waikawa Lewis ikaika a hiki ke hoʻohui pū me nā mole wai (nā kumu Lewis) e hana i nā aquacomplexes e like me [Fe(H₂O)₆]³⁺.
Nā Pilikia a me nā Hoʻohewa ʻana o ke Kumumanaʻo Acid-Base Lewis
ʻOiai kona hoʻohana nui ʻia ʻana, ʻaʻole nele ka manaʻo kumu waikawa Lewis i kāna mau hoʻohewa a me nā palena. ʻO kahi pilikia nui, ʻo ia ka laulā loa o ke kumumanaʻo i kekahi manawa a ʻaʻole hāʻawi mau i nā wānana quantitative hilinaʻi. Eia kekahi, ʻo kekahi mau hopena i hoʻokele ʻia e nā kumu ʻē aʻe, e like me nā hopena steric a i ʻole entropy, ʻaʻole paha e wehewehe piha ʻia e ke kumumanaʻo Lewis.
1. Ka nele o ke ana ʻana o ka helu
ʻAʻole e like me ke kumumanaʻo Bronsted-Lowry, hiki ke ana ʻia me ka hoʻohana ʻana i nā waiwai pKa, ʻaʻohe ana like o ka ikaika o ke kumu waikawa Lewis. He mea paʻakikī kēia e hoʻohālikelike i ka ikaika o nā waikawa a i ʻole nā kumu i nā ʻano like ʻole.
2. Ka Maʻalahi Loa
Ma muli o kona wehewehe ʻana i nā waikawa a me nā kumu ma ke kumu wale nō o ka ʻae ʻana a me ka hāʻawi ʻana o nā hui electron, ua manaʻo ʻia kēia kumumanaʻo e hoʻomaʻalahi i nā pilina kemika paʻakikī, ʻoi aku hoʻi i nā ʻōnaehana olaola a i ʻole nā mea e hōʻike ana i nā pilina multifactorial.
Pani
ʻO ke kumumanaʻo waikawa-kumu Lewis kahi kia koʻikoʻi o ke kemika hou. Me kāna mau wehewehe ākea a maʻalahi hoʻi o nā waikawa a me nā kumu, hiki i ke kumumanaʻo ke hoʻomaopopo hohonu i kahi ākea o nā hopena kemika, mai ka synthesis organik a i nā paʻakikī hoʻohui metala hoʻololi. ʻOiai kona mau palena, ʻo nā noi o ke kumumanaʻo waikawa-kumu Lewis e pili mau ana a koʻikoʻi i ka noiʻi a me ka hoʻomohala ʻana o ke kemika. Ma o ka hoʻohana pono ʻana a me ka hoʻomaopopo piha ʻana, ke hoʻomau nei ke kumumanaʻo i mea hana waiwai nui no nā kemika ma ka honua holoʻokoʻa.
