La théorie de Lewis des acides et des bases, du nom du chimiste GN Lewis, cherche à clarifier la façon dont deux classes de produits chimiques – les acides et les bases – interagissent les unes avec les autres. Un acide de Lewis est défini comme une substance qui accepte une paire d’électrons dans une réaction chimique, tandis qu’une base de Lewis est une substance qui donne une paire d’électrons. Bien qu’elles ne soient pas la compréhension la plus largement enseignée des acides et des bases, les définitions de Lewis sont larges et utiles pour étudier de nombreux types de réactions.
Les composés chimiques sont constitués d’atomes liés entre eux pour former une molécule. Chacun de ces atomes est constitué d’un noyau chargé positivement et d’un certain nombre d’électrons, qui portent une charge négative. Les électrons encerclent le noyau dans une série d’orbitales, ou différents niveaux d’énergie.
Si un atome manque d’électrons – ou, en d’autres termes, s’il a de l’espace dans ses orbitales à remplir – il peut attirer des électrons d’un autre atome, reliant les deux substances par une liaison chimique dans laquelle les électrons sont partagés. Une base de Lewis est le composé qui donne une paire d’électrons dans ce processus. Les électrons d’une liaison sont souvent partagés de manière inégale entre deux atomes, de sorte que la base peut effectivement les perdre au profit de l’autre composé.
La théorie de Lewis est utile pour expliquer pourquoi certaines réactions chimiques se produisent. Par exemple, le dioxyde de carbone (CO2) réagit avec l’eau (H2O) pour former de l’acide carbonique (H2CO3). Un atome de carbone lié à deux atomes d’oxygène produit du dioxyde de carbone, tandis que deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène produisent de l’eau.
Au cours de la réaction, l’atome d’oxygène de l’eau donne une paire d’électrons à l’atome de carbone du dioxyde de carbone, formant une liaison entre les deux molécules. L’eau est une base de Lewis dans cette situation, puisqu’elle est le donneur d’électrons. Le dioxyde de carbone accepte les électrons dans sa structure, c’est donc l’acide de Lewis.
La réaction ci-dessus n’a pas pu être décrite par l’autre théorie populaire de l’acide et des bases, le modèle de Bronsted-Lowry, car elle n’implique pas de transfert de protons. La théorie de Bronsted-Lowry, contrairement à la théorie de Lewis, est basée sur le don de protons. Dans ce système, l’acide est le composé qui donne une particule chargée positivement, appelée proton, tandis que la base est l’accepteur de protons. Bien que ce modèle soit utile pour décrire de nombreuses interactions, la théorie de Lewis est parfois préférée en raison de sa portée plus large.
Les bases de Lewis sont classées en différents types en fonction de l’orbitale électronique qui donne la paire d’électrons. Souvent, une base de Lewis sera un anion – une substance ou un composé qui porte une charge négative en raison d’une surabondance d’électrons. L’ammoniac est considéré comme une base de Lewis, tout comme l’eau et certains composés organiques.