Acidi di Lewis: esempi, reazioni
Gli acidi di Lewis così chiamati in onore del chimico fisico americano Gilbert N. Lewis sono molecole o ioni in grado di accettare una coppia di elettroni formando un legame di coordinazione.
Un legame covalente coordinato detto legame dativo si verifica quando uno degli atomi nel legame fornisce entrambi gli elettroni di legame. Ad esempio, un legame covalente coordinato si verifica quando una molecola d’acqua si combina con uno ione idrogeno per formare uno ione idronio.
Tra gli esempi tipici degli acidi di Lewis vi sono specie che hanno un orbitale p vuoto come ad esempio il boro che ha configurazione elettronica 1s2, 2s2, 2p1.
A seguito della promozione di un elettrone dall’orbitale 2s all’orbitale 2p il boro ha tre elettroni spaiati con i quali forma tre orbitali ibridi sp2 che si dispongono planarmente con angoli di 120°. Il boro forma composti del tipo BX3 e ha un orbitale p vuoto.
Secondo Lewis si definiscono basi quelle specie capaci di donare un doppietto elettronico come, ad esempio l’ammoniaca in cui l’azoto ha un doppietto elettronico solitario.
Pertanto una classica reazione acido-base di Lewis è quella tra l’ammoniaca NH3 e il trifluoruro di boro BF3 che formano un addotto:
NH3 + BF3 → NH3 ∙ BF3
Formazione di complessi
Gli ioni metallici in soluzione agiscono da acidi di Lewis per dar luogo a un composto di coordinazione. In acqua infatti lo ione metallico coordina intorno a sé un certo numero di molecole di acqua che agiscono da basi di Lewis.
Ad esempio lo ione Fe3+ in acqua dà il complesso esaacquoferro (III) [Fe(H2O)6]3+in cui lo ione Fe3+ agisce da acido di Lewis mentre l’acqua agisce da base di Lewis.
Oltre all’acqua anche l’ammoniaca può agire da base di Lewis nei confronti di cationi metallici come ad esempio lo ione Mg2+ per dare il complesso esaamminomagnesio:
Mg2+ + 6 NH3 → [Mg(NH3)6]2+
Reazioni degli acidi di Lewis
Gli acidi di Lewis reagiscono con la base di Lewis più forte e quindi i complessi acquosi possono subire un cambio del legante. Ad esempio il tetraacquorame (II) reagisce con l’ammoniaca per dare il tetraammino rame (II):
[Cu(H2O)4]2+ + 4 NH3 → [Cu(NH3)4]2+ + 4 H2O
Comportamento analogo al rame lo mostra il nichel:
[Ni(H2O)6]2+ + 6 NH3 → [Ni(NH3)6]2+ + 6 H2O
Vi sono, tuttavia, complessi in cui l’acqua costituisce il legante che, in presenza di ammoniaca, non cambiano legante come, ad esempio [Pb(H2O)4]2+ che, in presenza di ammoniaca, dà luogo alla precipitazione dell’idrossido di piombo.
