Aprofundamento

Lewis

A definição de ácidos e bases de Brønsted e Lowry é mais geral que a definição de Arrhenius, porque não se refere apenas a reações em solução aquosa. Ainda assim, o conceito de Brønsted/Lowry é restrito em sua finalidade, pois limita a discussão do fenômeno ácido-base a reações de transferência de próton. Muitas reações têm características de reações ácido-base, mas não se ajustam à definição de Brønsted/Lowry. A abordagem feita pelo químico americano Gilbert N. Lewis em 1923, mesmo ano da teoria de Brønsted/Lowry, estende ainda mais o conceito ácido-base, contemplando esses casos.

Segundo Lewis, ácido é a substância capaz de receber um par de elétrons por ter um orbital vazio e base é a doadora deste par de elétrons através de uma ligação covalente coordenada.

A partir dos mesmos exemplos utilizados para os ácidos e bases de Brønsted/Lowry, pode-se observar as definições propostas por Lewis, como é visto abaixo:

Analisando o primeiro exemplo, observamos que o hidróxido é uma base de Lewis, porque fornece o par de elétrons disponível no seu orbital sp3, que será compartilhado com o hidrogênio. O íon hidrogênio, por sua vez, é um ácido de Lewis, porque aceita, no seu orbital de valência 1s, o compartilhamento do par de elétrons quando se estabelece a ligação O-H. Essas reações são muito comuns e envolvem ácidos de Lewis — cátions ou moléculas neutras com um orbital de valência vazio — e bases de Lewis — ânions ou moléculas neutras com um par de elétrons isolado. O resultado desse tipo de reação é um aduto, ou complexo ácido-base.

O íon hidróxido (OH-) é excelente base de Lewis e liga-se facilmente a cátions metálicos. Uma importante característica de alguns hidróxidos metálicos é o fato de serem anfóteros. Uma substância é dita de comportamento anfótero quando pode se comportar como ácido ou como base dependendo do meio em que se encontra.

Um exemplo de comportamento anfótero é o do hidróxido de alumínio, Aℓ(OH)3. A adição de OH- ao precipitado de Aℓ(OH)3 forma o íon [Aℓ(OH)4]-, solúvel em água. Na reação, o Aℓ(OH)3 atua como ácido de Lewis, e o íon hidróxido como base de Lewis.

Se o precipitado de A(OH)3 for tratado por ácido, haverá dissolução. Neste caso, porém, o hidróxido de alumínio é uma base de Brønsted:

Um exemplo clássico da teoria de Lewis é a reação entre BF3 e amônia. Nesta reação, o BF3 se comporta como um ácido de Lewis (o boro apresenta orbital de valência vazio) e o NH3 como uma base de Lewis (o nitrogênio apresenta um par de elétrons não compartilhado).

Segundo Lewis, todos os cátions metálicos são ácidos pois apresentam pelo menos um orbital vazio. Esse orbital pode então se sobrepor ao orbital que tem o par de elétrons da base e formar uma ligação química através dos dois elétrons.