Acidi hard e basi hard secondo Pearson

Gli acidi hard preferiscono legarsi a basi hard per dare ioni complessi mentre acidi soft preferiscono legarsi a basi soft per dare complessi covalenti.

R.G. Pearson nel 1968  propose la teoria HSAB (acronimo di hard soft acids bases) che  è largamente usata in chimica. Essa è un’estensione della teoria di Lewis e classifica come “duro” o “molle”, “acido” o “base” le diverse specie chimiche coinvolte in un equilibrio e fu elaborata per spiegare la stabilità dei complessi metallici e i meccanismi delle loro reazioni.

Acidi hard e acidi soft

Gli acidi hard sono caratterizzati da un alto valore carica/raggio, alta solvatazione, gusci di valenza elettronici completi ed alta elettronegatività come ad esempio lo ione Ln3+

Gli acidi soft sono invece caratterizzati da un raggio ionico elevato, gusci elettronici incompleti e bassa elettronegatività come ad esempio lo ione Ag+

Basi hard e basi soft

Le basi hard sono caratterizzate un alto valore carica/raggio, alta solvatazione, gusci di valenza elettronici completi, alta elettronegatività e bassa polarizzabilità come ad esempio lo ione F

Le basi soft sono caratterizzate da piccolo raggio ionico, elettronegatività intermedia e alta polarizzabilità come ad esempio lo ione H

Vengono inoltre classificati gli acidi e le basi border line che esibiscono proprietà intermedie.

Per essere classificato come hard, soft o border line non è necessario che una specie abbia tutte le caratteristiche menzionate. Ricordiamo inoltre che le grandi differenze di elettronegatività tra acidi hard e basi hard danno luogo a forti interazioni ioniche mentre dal momento che le elettronegatività degli acidi soft e delle basi soft sono simili il carattere ionico diminuisce si ha un legame covalente.

Inoltre i composti in cui sono presenti interazioni acido hard e base soft, e quelle acido soft e base hard, sono prevalentemente di tipo covalente polare, fenomeno che li rende più reattivi o meno stabili.

Tabella

In tabella sono mostrati alcune specie caratteristiche appartenenti alle specie descritte:

Acidi Basi
Hard Soft Hard Soft
Idronio H+ Mercurio Hg2+, Hg22+ Idrossile OH Idruro H
Metalli alcalini Na+,K+ Platino Pt2+ Alcossido RO Solfuro RS
Titanio Ti4+ Palladio Pd2+ Alogeni F, Cl Alogeni I
Cromo Cr3+ , Cr6+ Argento Ag+ Ammoniaca NH3 Fosfine PR3
Trifluoruro di boro BF3 Borano BH3 Carbossilato RCOO Tiocianato SCN
Carbocationi R3C+ p-cloroanile C6Cl4O2 Carbonato CO32- Monossido di carbonio CO
Acilonio RCO+ Metalli elementari Idrazina N2H4 Benzene C6H6

Basi border line: anilina, Bromuro, nitrito, solfito, azoto gassoso

Considerazioni

Dalla tabella qui sopra si possono fare alcune generalizzazioni

  1. Il carbonio è soft, con la “sofficità” decrescente con il cambiare dell’ibridazione: sp3 > sp2 > sp, infatti gli alchini formano sali stabili ed isolabili con i metalli alcalini, mentre alcheni ed alcani no;
  2. l’ossigeno nucleofilico RO invariabilmente hard;
  3. il grado di “durezza” aumenta al progredire nel periodo (C < N < O < F);
  4. il grado di “sofficità” aumenta all’interno dello sesto gruppo con il periodo (S > O, P > N, I > Br ~ Cl >> F);
  5. la transizione hard/soft può avvenire per un medesimo elemento al cambiare del grado di ossidazione o per la presenza di gruppi elettronattrattori (vedi BH3 e  BF3).

Il legame a idrogeno viene giustificato da tale teoria tenendo conto del fatto che le interazioni tra specie quali H2O, NH3 e HF che sono basi hard, e lo ione H+ che è un acido hard, sono forti.

La teoria HSAB può essere inoltre usata per prevedere la possibilità che determinate reazioni avvengano. Ad esempio la reazione:
MgS + BaO → MgO + BaS è possibile dal momento che lo ione Mg2+ è un acido più hard rispetto a Ba2+ e lo ione O2- è una base più hard rispetto a S2-

 

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