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富兰克林(1706—1790):美国物理学家,发明家,政治家,社会活动家。1706年1月17日生于波士顿,1790年4月17日卒于费城。父母都是英国移民,以制造蜡烛和肥皂为业。他于12岁到印刷所里当学徒,从那时起,长期未脱离印刷工作。1727年富兰克林组织一个社团,这是1743年创立的美利坚哲学会的前身。1731年他在费城创办了北美第一个公共图书馆。1737~1753年任费城邮政局长。约在1744年开始从事电学的研究。
路易斯酸碱理论亦称“广义酸碱理论”。1923年美国化学家路易斯提出了一个更为广泛的酸碱定义,即电子理论或路易斯理论。凡能提供电子对的物种叫作碱;凡能从碱接受电子对的物种称作酸。因此,路易斯酸也叫电子对接受体,路易斯碱也叫电子对给予体。酸碱通过电子对接受关系形成配位共价键,生成酸碱加合物。
所有的缺电子物种都可以表现为路易斯酸,所有的富电子物种都可以表现为路易斯碱。
路易斯酸主要包括有如下几种:
(1)金属阳离子 这类路易斯酸包括许多金属离子。这些金属离子均含有可用于成键的未被占据的价电子轨道。
(2)含有价壳层未充满的原子的化合物 这主要是指像三卤化硼BX3一类化合物。BX3
中,硼原子的价壳层中只有3对成键电子。因为它的价壳层可以容纳4对电子,因此硼原子是缺电子原子,所有表现为路易斯酸。
(3)具有极性双键的分子
最常见的例子为含有羰基的分子。由于氧原子的电负性远高于碳,双键中的电子密度便从碳原子移向氧原子,双键的这种极化作用,造成碳原子缺电子,它就易跟电子给予体(路易斯碱)反应。
(4) 含有价壳层可扩展的原子的化合物
有些p区元素的原子,当它们跟路易斯碱作用时,还可利用外层的空d轨道接受路易斯碱的孤对电子。
可用作路易斯碱的物种有如下几种:
①阴离子常见的阴离子路易斯碱有F-、Cl-、Br-、OH-、CN-等。实际上只要路易斯酸具有足够的强度,任何阴离子都可以是路易斯碱。
②具有孤对电子的中性分子
最常见的例子有氨、胺和水等。此外像一氧化碳、CH3OH、CH3COCH3等也可用作路易斯碱。
③含有碳-碳双键的分子 碳-碳双键处具有较高的电子密度[1]。反应中可以提供л电子给金属离子,以形成配位共价键。最熟悉的例子就是蔡斯盐K[Pt(C2H4)Cl3]。
路易斯碱显然包括了布朗斯特碱,布朗斯特碱能接受质子,正是因为它具有一对或两对未共享电子。但是路易斯酸却并不总与布朗斯特酸一致。例如HNO3、HCl和H2CO3等无疑都是质子给予体,即都是布朗斯特酸,但它们并不是缺电子的,所以不是路易斯酸,而且从路易斯理论看来,HCl和H2CO3却是路易斯酸碱加合物。此外,在判断酸碱相对强度时,布朗斯特理论与路易斯理论甚至会得出相反的结论。例如,Zn2+是一路易斯酸,即容易跟OH-也容易跟CN-
反应(它们都是很好的电子对给予体)。但是,当反应中同时存在OH-和CN-时,Zn2+却更容易与CN-结合,这也就是说,CN- 是比OH-
更强的路易斯碱。然而从接受质子的能力讲,也即从布朗斯特理论观点讲,OH- 的碱性要比CN- 强。因此碱的相对强度顺序因与之反应的路易斯酸而易。