# Lewis zuren en -basen

We hebben eerder in dit hoofdstuk twee definities voor zuren en basen gegeven.
De definitie volgens Arrhenius bleek te beperkt, omdat deze alleen voor oplossingen in water geldt.
Daarom hebben we de meer algemene Brønsted-Lowry definitie gebruikt.
Maar er is nog een derde definitie volgens Lewis die zelfs nog algemener is: een Lewiszuur is een acceptor van een vrij elektronenpaar (elektronenpaar-acceptor) en een Lewisbase is een donor van een vrij elektronenpaar (elektronenpaar-donor). Met andere woorden: een Lewiszuur heeft een lege valentie-orbitaal die het kan gebruiken om een elektronenpaar te accepteren van een deeltje met een vrij elektronenpaar (Lewisbase).
Alle zuren en basen uit de vorige definities vallen dus onder de definitie van Lewis.
Een eenvoudig voorbeeld is de reactie tussen NH3 en H+: het stikstofatoom van het NH3-molecuul heeft nog een vrij elektronenpaar, waar een H+-ion aan kan binden.
Het grote voordeel van de definitie van Lewis is echter dat deze niet alleen beperkt blijft tot protonen (H+). Ook andere positief geladen ionen en neutrale moleculen met lege valentie-orbitalen kunnen een vrij elektronenpaar van een Lewisbase accepteren. Meestal gebruiken we de termen Lewiszuur en Lewisbase alleen voor systemen waarin geen zuur waterstofatoom voorkomt.
Positief geladen Lewiszuren
De meest voorkomende voorbeelden van positief geladen Lewiszuren zijn metaalionen, zoals Al3+ en Cu2+. Hydratatie van het Al3+ ion is bijvoorbeeld een zuur-basereactie waarin elk van de zes H2O moleculen een elektronenpaar doneert aan het Al3+ ion onder vorming van het gehydrateerde ion Al(H2O)6 3+.
Op dezelfde manier is de reactie van het Cu2+ ion met ammoniak een zuur-basereactie waarin elk van de vier NH3 moleculen een elektronenpaar doneert aan Cu2+ onder vorming van het diepblauwe ion Cu(NH3)4 2+.
De vorming van overgangsmetaalcomplexen kunnen we dus ook beschrijven als een zuur-basereactie.
Het is de reactie tussen een overgangsmetaalion (het Lewiszuur) en een of meer liganden die elk een vrij elektronenpaar hebben (de Lewisbasen).
Neutrale Lewiszuren
Voorbeelden van neutrale Lewiszuren zijn de halogeniden van de elementen uit groep 13 van het periodiek systeem, zoals BF3 en AlCl3.
BF3 is bijvoorbeeld een sterk Lewiszuur, omdat boor in deze verbinding slechts omringd is door zes valentie-elektronen. Het booratoom gebruikt drie sp2-hybride-orbitalen om de drie fluoratomen te binden. De lege 2p valentie-orbitaal kan een vrij elektronenpaar accepteren van een Lewisbase, zoals bijvoorbeeld NH3, om het octet compleet te maken.

Reactie van het Lewiszuur BF3 met de Lewisbase NH3
Bron: McMurry & Fay, Chemistry

Overzicht van de verschillende zuur-base-theorieën.