Acidi e basi di Lewis
Un acido di Lewis è un accettore di una coppia di elettroni.
Una base di Lewis è un donatore di una coppia di elettroni.
Una base di Lewis deve possedere un orbitale pieno, l’acido di Lewis
un orbitale vuoto a bassa energia. Il risultato è la formazione di un
legame covalente.
Tutti gli acidi di Bronsted-Lowry sono anche acidi di Lewis, ma il
contrario non è sempre vero.
Ci sono acidi di Lewis come i composti di elementi del gruppo 3A
della tavola periodica, che non sono acidi di Bronsted-Lowry. Sono
composti che possono accettare una coppia di elettroni perché non
hanno un livello di valenza otteziale.
Simbolismo delle frecce
Le specie elettron-ricche, basi di Lewis, reagiscono con le specie
elettron-povere, gli acidi di Lewis. Una freccia ricurva mostra il
movimento di elettroni. La freccia deve partire sempre dalla coppia
elettronica della base e puntare verso la specie che accetta la coppia
elettronica, l’acido di Lewis.
Elettrofilo e nucleofilo
Un acido di Lewis chiamato anche elettrofilo (attratto dall’elettrone),
una base di Lewis, quando reagisce con un elettrofilo diverso dal
protone, è definita anche nucleofilo (attratto dal nucleo).
Il carbocatione è un acido di Lewis.
Confronto tra nucleofilicità e basicità
La basicità è una misura di quanto prontamente un atomo
dona la sua coppia di elettroni al protone ed è una proprietà
termodinamica.
La nucleofilicità è invece la misura di quanto prontamente
un atomo dona la coppia di elettroni ad atomi diversi da H+.
E’ una proprietà cinetica.
Scissione del legame covalente
Esistono solo due modi per rompere un legame covalente.
Equa divisione degli elettroni di legame: scissione omolitica
Non equa divisione degli elettroni di legame: scissione eterolitica.
L’omolisi genera intermedi privi di carica con elettroni spaiati: i radicali.
L’eterolisi genera intermedi carichi: anioni e cationi.
Omolisi
L’eterolisi coinvolge legami
polarizzati
Carbocationi
La scissione eterolitica di un legame C-Z (dove Z è un elemento
diverso dal carbonio) può generare carbocationi o carbanioni.
Se Z è più elettronegativo del carbonio la scissione eterolitica del
legame fornisce un intermedio instabile e ad alta energia: il
carbocatione. Nel carbocatione il carbonio non è otteziale
Carbocationi
I carbocationi sono elettrofili perché contengono un
atomo di carbonio elettron-povero.
I carbocationi reagiscono con i nucleofili e ne risulta la
formazione di un legame covalente.
Carbanioni
Quando Z è un elemento meno elettronegativo del carbonio, la
scissione eterolitica del legame C-Z genera un carbanione.
Carbocationi e carbanioni sono specie intermedie di molte reazioni
organiche.
Formazione di un
carbanione
Carbanioni
I carbanioni sono nucleofili perché contengono un atomo di
carbonio con un doppietto elettronico non condiviso