Lewis Acids àti Bases: Ìlànà, Ìlò, àti Pàtàkì Nínú Kemistri
Pendahuluan
Nínú kẹ́mísírì, àwọn èrò nípa àwọn ásíìdì àti ìpìlẹ̀ ni a ti mọ̀ tí a sì ti lò fún ọ̀pọ̀ ọ̀rúndún. Oríṣiríṣi ìmọ̀ ni a ti ṣe láti ṣàlàyé àwọn ànímọ́ àti ìṣe àwọn ásíìdì àti ìpìlẹ̀. Ìmọ̀ kan tí ó ti ní ipa púpọ̀ tí a sì ti lò ní gbogbogbòò ni ẹ̀kọ́ Lewis acid-base. Ẹ̀kọ́ yìí kìí ṣe pé ó fẹ̀ sí àwọn ìtumọ̀ àwọn ásíìdì àti ìpìlẹ̀ nìkan ni, ó tún ṣí ọ̀nà sílẹ̀ fún òye jíjinlẹ̀ nípa ìṣiṣẹ́ kẹ́mísírì àti ìbáṣepọ̀ mọ́lẹ́kúlà. Àpilẹ̀kọ yìí yóò jíròrò ẹ̀kọ́ Lewis acid-base, àwọn ìlò rẹ̀, àti pàtàkì rẹ̀ nínú kẹ́mísírì.
Lewis Acids àti Bases: Ìtumọ̀ àti Àwọn Ìpìlẹ̀ Ẹ̀kọ́
Gilbert N. Lewis ló ṣe àgbékalẹ̀ ìlànà Lewis-acid-base ní ọdún 1923. Ní ìyàtọ̀ sí ìlànà Bronsted-Lowry tí ó túmọ̀ àwọn acids gẹ́gẹ́ bí àwọn olùfúnni proton (H⁺) àti àwọn ipilẹ̀ gẹ́gẹ́ bí àwọn olùgbà proton, ìlànà Lewis gba ọ̀nà gbogbogbòò nípa ṣíṣe àpèjúwe àwọn acids àti ipilẹ̀ tí a gbé ka orí àwọn èrọ-ìbánisọ̀rọ̀:
– Àsìdì Lewis jẹ́ ẹ̀yà kẹ́míkà kan tí ó lè gba méjì àwọn elektron.
– Ipìlẹ̀ Lewis jẹ́ ẹ̀yà kẹ́míkà kan tí ó lè fi àwọn elekitironi méjì ṣe ìtọrẹ.
Àpẹẹrẹ kan tó rọrùn nípa ásíìdì Lewis àti ìpìlẹ̀ ni ìṣesí láàárín boron trifluoride (BF₃) àti ammonia (NH₃). Nínú ìṣesí yìí, BF₃ ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí ásíìdì Lewis nítorí pé ásíìdì boron ní ìyípo tó ṣófo tó lè gba ìbáṣepọ̀ elektron, nígbà tí NH₃ ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí ìpìlẹ̀ Lewis nítorí pé ásíìdì nitrogen ní ìbáṣepọ̀ elektron kan ṣoṣo tó lè fi fúnni.
Ìṣètò àti Elékítírónù: Kókó láti lóye àwọn asíìdì àti ìpìlẹ̀ Lewis
Ní pàtàkì, a lè lo ìlànà yìí láti ṣàlàyé ìbáṣepọ̀ kẹ́míkà nípa ṣíṣàkíyèsí ìṣètò ẹ̀rọ itanna ti àwọn átọ̀mù tàbí àwọn mọ́lẹ́kúlù tó wà nínú rẹ̀. Àwọn ásíìdì Lewis sábà máa ń jẹ́ irú àwọn ẹ̀dá tí ó ní àwọn ìyípo òfo tàbí àwọn tí kò ní ènìyàn púpọ̀ tí ó lè fa àwọn èrọ ìbáṣepọ̀ láti inú àwọn ìpìlẹ̀ Lewis. Fún àpẹẹrẹ:
– AlCl₃ (Aluminium trichloride): AlCl₃ jẹ́ ásíìdì Lewis nítorí pé átọ́mù aluminiomu ní ìyípo òfo tí ó lè gba àwọn elektroni.
– H₂O (Omi): Pẹ̀lú wíwà àwọn ohun èlò oníná kan ṣoṣo lórí atẹ́gùn, omi lè ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí ìpìlẹ̀ Lewis nínú ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìṣesí.
Ìmọ̀ yìí tún lè ṣàlàyé àwọn àkópọ̀ onípele àti àwọn ìhùwàsí ìṣọ̀kan tó díjú. Fún àpẹẹrẹ, àwọn ion irin ìyípadà sábà máa ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí àwọn asíìdì Lewis nínú àwọn ìhùwàsí ìṣọ̀kan, níbi tí wọ́n ti ń gba àwọn ìsopọ̀ electron láti inú àwọn ligand tí wọ́n ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí ìpìlẹ̀ Lewis.
Àwọn Ìlò ti Ìmọ̀ Lewis Acid-Base nínú Kemistri
1. Ṣíṣepọ̀ Kẹ́míkà
Nínú ìṣẹ̀dá kẹ́míkà, ìlànà Lewis wúlò gan-an nínú ṣíṣe àgbékalẹ̀ àwọn ìṣẹ̀dá kẹ́míkà àti òye àwọn ìlànà ìṣẹ̀dá. Fún àpẹẹrẹ, nínú ìṣẹ̀dá Friedel-Crafts, AlCl₃ ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí olùfúnni ní agbára, àti gẹ́gẹ́ bí Lewis acid, ó ń ran lọ́wọ́ nínú ìṣẹ̀dá electrophilic complex tí ó ṣe pàtàkì fún ìṣẹ̀dá náà láti tẹ̀síwájú.
2. Kemistri Iṣọkan
Kemistri ti o ni ibamu pẹlu awọn eka irin iyipada, ni anfani pupọ lati inu imọran Lewis. Awọn irin iyipada maa n ṣiṣẹ bi awọn acids Lewis ati eka pẹlu awọn ligands ti o funni ni awọn orisi elekitironi. Lílóye awọn ibaraenisepo wọnyi gba awọn onimọ-ẹrọ kemikali laaye lati ṣe apẹrẹ ati ṣelọpọ awọn oniruuru awọn eka irin pẹlu awọn ohun-ini ti a fẹ.
3. Ìfàsẹ́yìn
Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ìhùwàpadà catalytic gbára lé ìlànà Lewis acid-base. Fún àpẹẹrẹ, a lo àwọn catalysts Lewis acid nínú polymerization olefin, níbi tí catalyst ṣe ìrànlọ́wọ́ nínú fífi àwọn monomers kún ẹ̀wọ̀n polymer tí ń dàgbàsókè. A tún lo ìlànà yìí nínú ìṣẹ̀dá catalyst fún àwọn ìhùwàpadà organic, bíi hydrogenation, oxidation, àti dehydrogenation.
4. Kemistri Organic
Nínú kẹ́mísítà onígbà-ẹ̀dá, ìlànà Lewis ran lọ́wọ́ láti lóye àwọn ìlànà ìṣesí. Fún àpẹẹrẹ, nínú ìṣesí àfikún nucleophilic sí carbonyl, ẹgbẹ́ carbonyl ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí Lewis acid nígbà tí nucleophile ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí ìpìlẹ̀ Lewis. Lílóye ìṣẹ̀dá àti ìṣesí àwọn àárín wọ̀nyí ṣe pàtàkì fún ṣíṣe àwọn ipa ọ̀nà ìṣesí onígbà-ẹ̀dá tó munadoko.
Àwọn Ìhùwàsí Lewis Acid-Base nínú Ojútùú Omi
Bó tilẹ̀ jẹ́ pé a sábà máa ń lo ìlànà Lewis-acid-base sí àwọn ìṣesí ní ìpele gáàsì tàbí àwọn ohun tí kì í ṣe omi, lílò rẹ̀ nínú omi jẹ́ pàtàkì. Àpẹẹrẹ kan ni ìṣẹ̀dá àwọn ionic complexes nínú omi. Àwọn ions irin kan, bíi Fe³⁺, ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí àwọn Lewis acids tó lágbára, wọ́n sì lè sopọ̀ mọ́ àwọn molecule omi (Lewis bases) láti ṣẹ̀dá àwọn aquacomplexes bíi [Fe(H₂O)₆]³⁺.
Àwọn Ìpèníjà àti Àwọn Àríwísí ti Ìlànà Lewis Acid-Base
Láìka lílo rẹ̀ káàkiri, ẹ̀kọ́ Lewis-acid-base kò ní àríwísí àti ààlà rẹ̀. Ìpèníjà pàtàkì kan ni pé ẹ̀kọ́ náà sábà máa ń gbòòrò jù nígbà míì, kì í sì í sábà fúnni ní àsọtẹ́lẹ̀ ìṣirò tó ṣeé gbẹ́kẹ̀lé. Jù bẹ́ẹ̀ lọ, àwọn ìṣesí kan tí àwọn nǹkan mìíràn ń fà, bíi ipa steric tàbí entropy, lè máà jẹ́ èyí tí ẹ̀kọ́ Lewis ṣàlàyé ní kíkún.
1. Àìsí Ìwọ̀n Ìṣirò
Láìdàbí èrò Bronsted-Lowry, èyí tí a lè wọ̀n nípa lílo àwọn ìwọ̀n pKa, agbára ìpìlẹ̀ àsìdì Lewis kò ní ìwọ̀n ìpìlẹ̀ kan náà. Èyí mú kí ó ṣòro láti fi agbára àsìdì tàbí ìpìlẹ̀ wéra ní àwọn àyíká ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀.
2. Ìrọ̀rùn Àṣejù
Nítorí pé ó túmọ̀ àwọn ásíìdì àti ìpìlẹ̀ nìkan lórí ìpìlẹ̀ ìtẹ́wọ́gbà àti ìtọrẹ àwọn ohun èlò ìbánisọ̀rọ̀ elekitironi, nígbà míìrán, a máa ń gbà pé ìlànà yìí ń mú kí ìbánisọ̀rọ̀ kẹ́míkà tó díjú sí i rọrùn, pàápàá jùlọ nínú àwọn ètò ẹ̀dá tàbí àwọn ohun èlò tó ń fi ìbánisọ̀rọ̀ onípele púpọ̀ hàn.
Penutup
Ìlànà ipilẹ̀ asíìdì Lewis jẹ́ òpó pàtàkì nínú kẹ́mísírì òde òní. Pẹ̀lú ìtumọ̀ gbogbogbòò àti ìyípadà rẹ̀ nípa àwọn ásíìdì àti ìpìlẹ̀, ẹ̀kọ́ náà ń jẹ́ kí a ní òye jíjinlẹ̀ nípa onírúurú ìṣesí kẹ́míkà, láti ìṣẹ̀dá organic sí àwọn àpapọ̀ ìṣọ̀kan irin. Láìka àwọn ààlà rẹ̀ sí, lílo ẹ̀kọ́ ipilẹ̀ asíìdì Lewis ṣì ṣe pàtàkì àti pàtàkì sí ìwádìí àti ìdàgbàsókè kẹ́mísírì tí ń dàgbàsókè. Nípa lílo tó dára àti òye pípéye, ẹ̀kọ́ náà ń bá a lọ láti jẹ́ irinṣẹ́ pàtàkì fún àwọn onímọ̀ nípa kẹ́mísírì kárí ayé.
