路易斯酸碱电子理论

4.1.3　路易斯酸碱电子理论

在布朗斯特提出酸碱质子理论的同一年(1923年)，美国化学家路易斯提出了酸碱电子理论。

1.酸碱的定义　路易斯酸碱电子理论认为：酸是任何可以接受电子对的分子或离子，酸是电子对的接受体(electron pair acceptor)，必须具有可以接受电子对的空轨道。碱则是可以给出电子对的分子或离子，碱是电子对的给予体(electron pair donor)，必须具有未共享的孤对电子。酸碱反应不再是质子的转移，而是电子对的转移，路易斯酸和路易斯碱之间的反应是酸碱加合反应生产酸碱配合物的过程。酸碱之间以共价配位键相结合，并不发生电子转移。这些就是酸碱电子理论的基本要点。

在路易斯酸碱电子理论中，酸碱的定义对溶剂没有限制，也适用于无溶剂的体系。另外，因为含有配位键的化合物是普遍存在的，所以，电子理论的酸碱范围非常广泛。所有的缺电子物种都可以表现为路易斯酸，所有的富电子物种都可以表现为路易斯碱，因此把路易斯酸碱称为广义酸碱。

2.常见的路易斯酸碱

(1)常见路易斯酸：

1)正离子、金属离子：烷基正离子、硝基正离子、钠离子、镁离子等。

2)受电子分子(缺电子化合物)：三氟化硼、三氯化铝、三氧化硫、二氯卡宾等。

在有机化学中，路易斯酸是亲电子试剂。

(2)常见的路易斯碱：

1)负离子：卤离子、氢氧根离子、烷氧基离子、烯烃、芳香化合物等。

2)带有孤电子对的化合物：氨、胺、醇、醚、硫醇、二氧化碳等。

在有机化学中，路易斯碱是亲核试剂。

3.路易斯酸碱电子理论的适用范围　许多实例说明路易斯的酸碱电子理论的适用范围更广泛。例如：

(1)H⁺与OH^-反应生成H₂O：这是典型的电离理论的酸碱中和反应；酸碱质子理论也能说明H⁺是酸，OH^-是碱。根据酸碱的电子理论：OH^-具有孤对电子，能给出电子对，它是碱；而H+有空轨道，可接受电子对，是酸。H⁺与OH^-反应形成配位键H←OH,H₂O是酸碱加合物。

(2)在气相中，氯化氢与氨反应生成氯化铵：在这一反应中，氯化氢中的氢转移给氨，生成铵离子和氯离子。显然这是一个质子转移反应。同样，按照电子理论：NH₃中N上的孤对电子提供给HCl中的H(指定原来HCl中的H—Cl键的共用电子对完全归属于Cl之后，H有了空轨道)，形成中的配位共价键[H₃N→H]⁺。

(3)碱性氢氧化物NaOH与酸性氧化物SO₃反应生成盐Na₂SO₄：该反应完全类似于水溶液中的NaOH(aq)与H₂SO₄(aq)之间的中和反应，也是酸碱反应，但此反应不能用酸碱质子理论说明。而根据酸碱电子理论，NaOH中的OH^-具有孤对电子(是碱)，SO₃中S能提供空轨道，接受一对孤对电子(是酸)。

(4)硼酸H₃BO₃不是质子酸，而是路易斯酸：在水中，B(OH)3与水反应并不是给出它自身的质子，而是B(有空轨道)接受H₂O的OH^-中O提供的孤对电子，形成

路易斯酸碱范围非常广泛，路易斯酸碱电子理论可以处理较多的反应，包括配合物的形成反应。但该理论也不是完美无瑕的。比如，酸碱的特征不明显，不能用来比较酸碱的相对强弱。而且，酸碱电子理论中只有酸、碱和酸碱络合物，没有盐的概念。

总之，阿伦尼乌斯酸碱电离理论比较简单，适合于质子酸、氢氧离子碱及水溶液中发生的反应，也适用于计算pH、解离度、缓冲溶液和溶解度等；布朗斯特和劳里酸碱质子理论除了同样适合于上述各方面的应用外，还特别适合于非氢氧离子碱、非水溶剂中的酸碱反应及涉及一个质子从一个物种转移到另一个物种的化学反应；路易斯酸碱电子理论无论是在无机化学中，还是在有机化学中都有广泛的应用。它适合于讨论含有或可以形成配位共价键的任何物种，也适用于置换反应及任何其他类型的富电子和缺电子物种之间的反应。目前，还没有一种在所有场合下完全适用的酸碱理论。