المحاضرة الخامسة / حوامض وقواعد لويس

🧪 أحماض وقواعد لويس – Lewis Acids & Bases

✅ مقدمة:

ظهر مفهوم لويس للأحماض والقواعد عام 1923 كامتداد للنظريات السابقة (أرهينيوس وبرونستد-لوري). وقدّم تعريفًا أوسع يشمل تفاعلات لا تعتمد على وجود أيونات H⁺ وOH⁻ فقط، بل يركّز على انتقال الأزواج الإلكترونية.

⚛️ أولًا: تعريف لويس للحمض والقاعدة

🔹 حمض لويس (Lewis Acid):

مادة تقبل زوجًا من الإلكترونات من مادة أخرى لتكوين رابطة تساهمية.

🔸 مثال:
أيون الحديد الثلاثي $Fe^{3+}$، أو $AlCl_3$

🔹 قاعدة لويس (Lewis Base):

مادة تمنح زوجًا من الإلكترونات لتكوين رابطة تساهمية مع حمض لويس.

🔸 مثال:
جزيء الأمونيا $NH_3$ لأنه يحتوي على زوج حر من الإلكترونات على ذرة النيتروجين.

🎯 الخلاصة:

📚 ثانيًا: الفرق بين نظرية لويس والنظريات الأخرى

🔍 نظرية لويس تشمل التفاعلات الأيونية والتساهمية والفلزية!

🔬 ثالثًا: أمثلة على أحماض وقواعد لويس

🧪 1. تفاعل أيون +H مع NH₃:

$$H^+ + :NH_3 \rightarrow [NH_4]^+$$

• $H^+$: حمض لويس (لا يحتوي على إلكترونات – يستقبل زوجًا)
• $NH_3$: قاعدة لويس (يحتوي على زوج حر)

🧪 2. تفاعل BF₃ مع NH₃:

$$BF_3 + :NH_3 \rightarrow F_3B ← NH_3$$

• $BF_3$: حمض لويس (يحتوي على مدار فارغ)
• $NH_3$: قاعدة لويس

🧪 3. تكوين المعقدات (المركبات التناسقية):

$$Ag^+ + 2NH_3 \rightarrow [Ag(NH_3)_2]^+$$

• $Ag^+$: حمض لويس
• $NH_3$: قاعدة لويس

🔸 يدخل هذا النوع من التفاعلات ضمن الكيمياء التناسقية أيضًا.

🧪 رابعًا: أنواع أحماض وقواعد لويس

✅ أحماض لويس الشائعة:

✅ قواعد لويس الشائعة:

🧪 خامسًا: التطبيقات العملية لنظرية لويس

1. الكيمياء التناسقية:
   كل مركب تناسقي ناتج عن تفاعل حمض لويس (الفلز) مع قاعدة لويس (الليجندات).
2. التحفيز الصناعي:
   مثل $AlCl_3$ الذي يعمل كحمض لويس في تفاعلات الألكلة.
3. التفاعلات العضوية:
   العديد من التفاعلات العضوية تفسّر باستخدام نظرية لويس (مثل تفاعلات الإضافة).
4. تصنيع الأسمدة والمبيدات والأدوية:
   من خلال فهم ارتباط الأيونات والجزيئات.

🧠 سادسًا: تمثيل بياني – كيف تتكون رابطة لويس؟

عند تفاعل حمض وقاعدة لويس:

• القاعدة تمنح الزوج الإلكتروني:

  $$:\text{B} + \text{A} \rightarrow \text{B} \rightarrow \text{A}$$

• الرمز $\rightarrow$ يمثل رابطة تناسقية (لويسية)، مصدر الإلكترونات من القاعدة فقط.

📌 سابعًا: ملاحظات مهمة

1. كل قاعدة برونستد هي قاعدة لويس، لكن العكس غير صحيح.
2. أحماض لويس لا تشترط احتواء المركب على H⁺.
3. تكون الرابطة التناسقية يتم بشرط توفر مدار فارغ في الحمض.
4. تُفسّر معظم التفاعلات الكيميائية الحديثة باستخدام مفهوم لويس.

🔁 ثامنًا: مقارنة بسيطة بين النظريات الثلاث

✅ خاتمة:

نظرية لويس للأحماض والقواعد تمثل الأساس الأشمل والأدق لفهم التفاعلات الكيميائية، إذ تركز على تبادل الأزواج الإلكترونية وليس فقط على البروتونات.
من خلال هذه النظرية، يمكننا تفسير:

• تكوين المركبات التناسقية.
• تفاعلات العضوية المعقدة.
• عمل المحفزات الصناعية.

إن فهمك لأحماض وقواعد لويس يمنحك مفاتيح التحليل العميق لأي تفاعل كيميائي تقريبًا.