La teoría de Lewis de ácidos y bases, que lleva el nombre del químico GN Lewis, busca aclarar la forma en que dos clases de sustancias químicas, ácidos y bases, interactúan entre sí. Un ácido de Lewis se define como una sustancia que acepta un par de electrones en una reacción química, mientras que una base de Lewis es una sustancia que dona un par de electrones. Aunque no es la comprensión más ampliamente enseñada de ácidos y bases, las definiciones de Lewis son amplias y útiles para estudiar muchos tipos diferentes de reacciones.
Los compuestos químicos están formados por átomos unidos entre sí para formar una molécula. Cada uno de estos átomos consta de un núcleo cargado positivamente y una cierta cantidad de electrones, que tienen carga negativa. Los electrones rodean el núcleo en una serie de orbitales o diferentes niveles de energía.
Si un átomo es deficiente en electrones, o, en otras palabras, si tiene espacio en sus orbitales para llenar, puede atraer electrones de otro átomo, conectando las dos sustancias a través de un enlace químico en el que los electrones se comparten. Una base de Lewis es el compuesto que dona un par de electrones en este proceso. Los electrones en un enlace a menudo se comparten de manera desigual entre dos átomos, por lo que la base puede «perderlos» de manera efectiva con el otro compuesto.
La teoría de Lewis es útil para explicar por qué ocurren ciertas reacciones químicas. Por ejemplo, el dióxido de carbono (CO2) reacciona con el agua (H2O) para formar ácido carbónico (H2CO3). Un átomo de carbono unido a dos átomos de oxígeno produce dióxido de carbono, mientras que dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno producen agua.
En el curso de la reacción, el átomo de oxígeno del agua dona un par de electrones al átomo de carbono del dióxido de carbono, formando un enlace entre las dos moléculas. El agua es una base de Lewis en esta situación, ya que es el donante de electrones. El dióxido de carbono acepta los electrones en su estructura, por lo que es el ácido de Lewis.
La reacción anterior no podría ser descrita por la otra teoría popular de ácidos y bases, el modelo de Bronsted-Lowry, porque no implica una transferencia de protones. La teoría de Bronsted-Lowry, a diferencia de la teoría de Lewis, se basa en la donación de protones. En este sistema, el ácido es el compuesto que dona una partícula cargada positivamente, llamada protón, mientras que la base es el aceptor de protones. Si bien este modelo es útil para describir muchas interacciones, a veces se prefiere la teoría de Lewis debido a su alcance más amplio.
Las bases de Lewis se clasifican en diferentes tipos según el orbital de electrones que dona el par de electrones. A menudo, una base de Lewis será un anión, una sustancia o compuesto que lleva una carga negativa debido a una sobreabundancia de electrones. El amoníaco se considera una base de Lewis, al igual que el agua y ciertos compuestos orgánicos.