អាស៊ីត និងបាស Lewis៖ ទ្រឹស្តី ការអនុវត្ត និងសារៈសំខាន់ក្នុងគីមីវិទ្យា
Pendahuluan
ក្នុងគីមីវិទ្យា គោលគំនិតនៃអាស៊ីត និងបាសត្រូវបានគេស្គាល់ និងប្រើប្រាស់អស់ជាច្រើនសតវត្សមកហើយ។ ទ្រឹស្តីជាច្រើនត្រូវបានបង្កើតឡើងដើម្បីពន្យល់ពីលក្ខណៈសម្បត្តិ និងឥរិយាបថរបស់អាស៊ីត និងបាស។ ទ្រឹស្តីមួយដែលមានឥទ្ធិពលខ្លាំង និងអនុវត្តយ៉ាងទូលំទូលាយគឺទ្រឹស្តីអាស៊ីត-បាសលូវីស។ គោលគំនិតនេះមិនត្រឹមតែពង្រីកនិយមន័យនៃអាស៊ីត និងបាសប៉ុណ្ណោះទេ ថែមទាំងបើកផ្លូវសម្រាប់ការយល់ដឹងកាន់តែស៊ីជម្រៅអំពីប្រតិកម្មគីមី និងអន្តរកម្មម៉ូលេគុល។ អត្ថបទនេះនឹងពិភាក្សាអំពីទ្រឹស្តីអាស៊ីត-បាសលូវីស ការអនុវត្តរបស់វា និងសារៈសំខាន់របស់វានៅក្នុងគីមីវិទ្យា។
អាស៊ីត និងបាស Lewis៖ និយមន័យ និងគោលគំនិតជាមូលដ្ឋាន
ទ្រឹស្តីអាស៊ីត-បាសរបស់លូវីសត្រូវបានណែនាំដោយលោក Gilbert N. Lewis ក្នុងឆ្នាំ 1923។ ផ្ទុយពីទ្រឹស្តី Bronsted-Lowry ដែលកំណត់អាស៊ីតជាអ្នកផ្តល់ប្រូតុង (H⁺) និងបាសជាអ្នកទទួលប្រូតុង ទ្រឹស្តីរបស់លូវីសប្រើវិធីសាស្រ្តទូទៅជាងដោយកំណត់អាស៊ីត និងបាសដោយផ្អែកលើគូអេឡិចត្រុង៖
- អាស៊ីតលូវីស គឺជាប្រភេទគីមីមួយប្រភេទដែលអាចទទួលយកអេឡិចត្រុងមួយគូ។
- បាសលូវីស គឺជាប្រភេទគីមីដែលអាចបរិច្ចាគអេឡិចត្រុងមួយគូ។
ឧទាហរណ៍សាមញ្ញមួយនៃអាស៊ីត និងបាសលូវីស គឺប្រតិកម្មរវាងបូរ៉ុនទ្រីហ្វ្លុយអូរីត (BF₃) និងអាម៉ូញាក់ (NH₃)។ នៅក្នុងប្រតិកម្មនេះ BF₃ ដើរតួជាអាស៊ីតលូវីស ពីព្រោះអាតូមបូរ៉ុនមានគន្លងទំនេរដែលអាចទទួលយកគូអេឡិចត្រុង ខណៈពេលដែល NH₃ ដើរតួជាបាសលូវីស ពីព្រោះអាតូមអាសូតមានគូអេឡិចត្រុងឯកោដែលវាអាចបរិច្ចាគបាន។
រចនាសម្ព័ន្ធ និងអេឡិចត្រុង៖ គន្លឹះក្នុងការយល់ដឹងអំពីអាស៊ីត និងបាស Lewis
ជាទូទៅ ទ្រឹស្តីនេះអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីពន្យល់ពីអន្តរកម្មគីមីដោយការសង្កេតមើលរចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រូនិចនៃអាតូម ឬម៉ូលេគុលដែលពាក់ព័ន្ធ។ អាស៊ីតលូវីស ច្រើនតែជាប្រភេទដែលមានគន្លងទទេ ឬគ្មានប្រជាជន ដែលអាចទាក់ទាញគូអេឡិចត្រុងពីបាសលូវីស។ ឧទាហរណ៍៖
– AlCl₃ (អាលុយមីញ៉ូមទ្រីក្លរីត)៖ AlCl₃ គឺជាអាស៊ីតលូវីស ពីព្រោះអាតូមអាលុយមីញ៉ូមមានគន្លងទទេដែលអាចទទួលយកអេឡិចត្រុងបាន។
– H₂O (ទឹក)៖ ដោយមានវត្តមាននៃគូអេឡិចត្រុងឯកោនៅលើអុកស៊ីសែន ទឹកអាចដើរតួជាបាសលូវីសនៅក្នុងប្រតិកម្មជាច្រើន។
គោលគំនិតនេះក៏អាចពន្យល់ពីសមាសធាតុស្មុគស្មាញ និងប្រតិកម្មសម្របសម្រួលស្មុគស្មាញជាងនេះផងដែរ។ ឧទាហរណ៍ អ៊ីយ៉ុងលោហៈអន្តរកាលច្រើនតែដើរតួជាអាស៊ីតលូវីសនៅក្នុងប្រតិកម្មសម្របសម្រួល ដែលពួកវាទទួលយកគូអេឡិចត្រុងពីលីហ្គែនដែលដើរតួជាបាសលូវីស។
ការអនុវត្តទ្រឹស្តីអាស៊ីត-បាស Lewis ក្នុងគីមីវិទ្យា
១. សំយោគគីមី
ក្នុងការសំយោគគីមី ទ្រឹស្តី Lewis មានប្រយោជន៍ខ្លាំងណាស់ក្នុងការរចនាប្រតិកម្មគីមី និងការយល់ដឹងអំពីយន្តការប្រតិកម្ម។ ឧទាហរណ៍ នៅក្នុងប្រតិកម្ម Friedel-Crafts សារធាតុ AlCl₃ ដើរតួជាកាតាលីករ ហើយក្នុងនាមជាអាស៊ីត Lewis វាជួយក្នុងការបង្កើតស្មុគស្មាញអេឡិចត្រូហ្វីលីកដែលចាំបាច់សម្រាប់ប្រតិកម្មដើម្បីដំណើរការ។
២. គីមីវិទ្យាសម្របសម្រួល
គីមីវិទ្យាសម្របសម្រួល ដែលពាក់ព័ន្ធនឹងស្មុគស្មាញលោហៈអន្តរកាល ទទួលបានអត្ថប្រយោជន៍យ៉ាងច្រើនពីទ្រឹស្តីលូវីស។ លោហៈអន្តរកាលជាធម្មតាដើរតួជាអាស៊ីតលូវីស និងស្មុគស្មាញជាមួយសារធាតុចងដែលបរិច្ចាគគូអេឡិចត្រុង។ ការយល់ដឹងអំពីអន្តរកម្មទាំងនេះអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកគីមីវិទ្យារចនា និងសំយោគស្មុគស្មាញលោហៈជាច្រើនប្រភេទដែលមានលក្ខណៈសម្បត្តិដែលចង់បាន។
៣. កាតាលីករ
ប្រតិកម្មកាតាលីករជាច្រើនពឹងផ្អែកលើគោលការណ៍អាស៊ីត-បាសលូវីស។ ឧទាហរណ៍ កាតាលីករអាស៊ីតលូវីសត្រូវបានប្រើក្នុងប៉ូលីមែររីសាស្យុងអូលេហ្វីន ដែលកាតាលីករជួយក្នុងការបន្ថែមម៉ូណូម័រទៅក្នុងខ្សែសង្វាក់ប៉ូលីមែរដែលកំពុងលូតលាស់។ ទ្រឹស្តីនេះក៏ត្រូវបានប្រើក្នុងការរចនាកាតាលីករសម្រាប់ប្រតិកម្មសរីរាង្គ ដូចជាអ៊ីដ្រូសែន អុកស៊ីតកម្ម និងឌីអ៊ីដ្រូសែន។
៤. គីមីវិទ្យាសរីរាង្គ
នៅក្នុងគីមីវិទ្យាសរីរាង្គ ទ្រឹស្តីលូវីសជួយយល់ពីយន្តការប្រតិកម្ម។ ឧទាហរណ៍ នៅក្នុងប្រតិកម្មបន្ថែមនុយក្លេអូហ្វីលីកទៅនឹងកាបូនីល ក្រុមកាបូនីលដើរតួជាអាស៊ីតលូវីស ខណៈពេលដែលនុយក្លេអូហ្វីលដើរតួជាបាសលូវីស។ ការយល់ដឹងអំពីការបង្កើត និងប្រតិកម្មនៃសារធាតុមធ្យមទាំងនេះគឺមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការអភិវឌ្ឍផ្លូវសំយោគសរីរាង្គដែលមានប្រសិទ្ធភាព។
ប្រតិកម្មអាស៊ីត-បាស Lewis ក្នុងដំណោះស្រាយទឹក
ទោះបីជាទ្រឹស្តីអាស៊ីត-បាសលូវីសត្រូវបានអនុវត្តជាញឹកញាប់ចំពោះប្រតិកម្មនៅក្នុងដំណាក់កាលឧស្ម័ន ឬសារធាតុរំលាយមិនមែនទឹកក៏ដោយ ការអនុវត្តរបស់វានៅក្នុងដំណោះស្រាយទឹកក៏សំខាន់ផងដែរ។ ឧទាហរណ៍មួយគឺការបង្កើតស្មុគស្មាញអ៊ីយ៉ុងនៅក្នុងទឹក។ អ៊ីយ៉ុងលោហៈមួយចំនួន ដូចជា Fe³⁺ ដើរតួជាអាស៊ីតលូវីសខ្លាំង ហើយអាចសម្របសម្រួលជាមួយម៉ូលេគុលទឹក (បាសលូវីស) ដើម្បីបង្កើតជាស្មុគស្មាញទឹកដូចជា [Fe(H₂O)₆]³⁺។
បញ្ហាប្រឈម និងការរិះគន់នៃទ្រឹស្តីអាស៊ីត-បាស Lewis
បើទោះបីជាមានការប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយក៏ដោយ ទ្រឹស្តីអាស៊ីត-បាស Lewis មិនមែនគ្មានការរិះគន់ និងដែនកំណត់របស់វានោះទេ។ បញ្ហាប្រឈមដ៏ធំមួយគឺថា ទ្រឹស្តីនេះជួនកាលមានលក្ខណៈទូទៅពេក ហើយមិនតែងតែផ្តល់នូវការព្យាករណ៍បរិមាណដែលអាចទុកចិត្តបាននោះទេ។ លើសពីនេះ ប្រតិកម្មមួយចំនួនដែលជំរុញដោយកត្តាផ្សេងទៀត ដូចជាផលប៉ះពាល់ស្តេរិច ឬអង់ត្រូពី អាចមិនត្រូវបានពន្យល់យ៉ាងពេញលេញដោយទ្រឹស្តី Lewis ទេ។
១. កង្វះការវាស់វែងបរិមាណ
មិនដូចគោលគំនិត Bronsted-Lowry ដែលអាចវាស់វែងបានដោយប្រើតម្លៃ pKa កម្លាំងអាស៊ីត-បាស Lewis មិនមានរង្វាស់បរិមាណឯកសណ្ឋានទេ។ នេះធ្វើឱ្យវាពិបាកក្នុងការប្រៀបធៀបកម្លាំងនៃអាស៊ីត ឬបាសក្នុងបរិបទផ្សេងៗគ្នា។
២. ភាពសាមញ្ញហួសហេតុ
ដោយសារតែវាកំណត់អាស៊ីត និងបាសតែលើមូលដ្ឋាននៃការទទួលយក និងការបរិច្ចាគគូអេឡិចត្រុង ទ្រឹស្តីនេះជួនកាលត្រូវបានគេចាត់ទុកថាធ្វើឱ្យអន្តរកម្មគីមីស្មុគស្មាញជាងមុនមានភាពសាមញ្ញ ជាពិសេសនៅក្នុងប្រព័ន្ធជីវសាស្រ្ត ឬសម្ភារៈដែលបង្ហាញអន្តរកម្មពហុកត្តា។
Penutup
ទ្រឹស្តីអាស៊ីត-បាសរបស់ Lewis គឺជាសសរស្តម្ភសំខាន់នៃគីមីវិទ្យាសម័យទំនើប។ ជាមួយនឹងនិយមន័យទូទៅ និងអាចបត់បែនបាននៃអាស៊ីត និងបាស ទ្រឹស្តីនេះអាចឱ្យមានការយល់ដឹងយ៉ាងស៊ីជម្រៅអំពីប្រតិកម្មគីមីជាច្រើនប្រភេទ ចាប់ពីការសំយោគសរីរាង្គរហូតដល់ស្មុគស្មាញសម្របសម្រួលលោហៈអន្តរកាល។ ទោះបីជាមានដែនកំណត់ក៏ដោយ ការអនុវត្តទ្រឹស្តីអាស៊ីត-បាសរបស់ Lewis នៅតែមានភាពពាក់ព័ន្ធ និងមានសារៈសំខាន់ចំពោះការស្រាវជ្រាវ និងការអភិវឌ្ឍគីមីវិទ្យាដែលកំពុងរីកចម្រើនឥតឈប់ឈរ។ តាមរយៈការប្រើប្រាស់ត្រឹមត្រូវ និងការយល់ដឹងយ៉ាងហ្មត់ចត់ ទ្រឹស្តីនេះនៅតែជាឧបករណ៍ដ៏មានតម្លៃសម្រាប់អ្នកគីមីវិទ្យានៅទូទាំងពិភពលោក។
