質問: ルイス酸の定義 ルイス酸って厳密な定義はあるのでしょうか? 教科書などを見ると「電子対を受け取ることができる物質」とあります。 ちょっとイマイチしっくりこないのでどなたか説明できる方いらっしゃいますでしょうか。 今の私の考えだと以下のような疑問点がわいてきます。 間違ってるところや思い込みなどありましたらご指摘お願いします。 空の軌道を持っている物質はルイス酸だということは納得できます。 そのほかに、たとえばhclもルイス酸の定義にあてはまりますが、ここでちょっと疑問です hclはh-cl結合に極性があって、h+という空軌道のある物質になり得るため「ルイス酸」 ということ、なのでしょうか? また、etohもルイス酸でも塩基でもある、という記述がありました。 (ルイス塩基であることは納得いきます) これはohのhが共有電子対を受け取るためだという理屈かなーと思うのですが、 でも例えばh20などのルイス塩基とはあまり反応しないですよね、、 「ルイス酸」というのは相手によって決まるものではないのですか? (それか反結合性軌道の話とか、、になったらきっと私はわからなくなりそうです) わかる方いらっしゃいましたらおねがいします。
回答: ブレンステッド酸は同時にルイス酸でもあります(逆は成り立ちませんが)。 フリーのプロトンがルイス酸になるのは理解できますね? おそらく、質問者さんのhclに関する記述は、ブレンステッド酸はルイス酸として働く、すなわち塩酸はルイス酸である、という意味かと思います。 ではhclの分子がどうかということですが、水素結合するケースでしょうか。 なかなかhcl自体を身近に調べるのは難しいでしょうが、たとえばhfのことを聞いたことがあるでしょう。この分子は、分子間で強い水素結合を作りますね。 h-f---h-f---h-f このとき、hf分子の中の水素原子は、フッ素原子のローンペアを受け取っているので、ルイス酸だと言えるとは思います。 ただ、このときは同時にフッ素原子はルイス塩基として機能していますから、ひとつの分子が同時にルイス酸でもルイス塩基でもある、ということになるでしょうか。 ただし、水素結合の本質というのは今でも議論の対象ですから、私のこの説明が妥当かちょっと自信がありません。 ルイス酸ー塩基錯体と同列に議論して良いかいまいち自信が無い。 エタノールのルイス酸、というのもプロトンを放出する場合のことでしょうか。水素結合もしますから、水素結合の受容体としての働きを、ルイス酸だと言っているのかもしれませんが。 ただ、エタノールの酸性は、塩酸などと比べると低いですし、水よりも低いです。 ブレンステッド酸の場合、酸が強い・弱いとか言いますね。 ルイス酸でも、数値的に評価するのは難しいですが、酸性の強弱はあります。 弱いルイス酸だと錯体形成しない場合でも、強いルイス酸だと反応することはあります。 この場合、エタノールは水より弱いルイス酸、水は塩酸よりずっと弱いルイス酸、といえるでしょう。 ルイス酸の強弱は、置換基の電気陰性度などを考えると理解しやすいです。 ホウ素のハロゲン化物(bx3)の系列など、よくこの説明に使われます。 (ホウ素の場合は構造や共役の効果もあるので、ちょっとトリッキーですが)。