Кратко — суть и когда какую модель применять.
1) Определения и принципиальная разница
- Бренстедт — Лоури: кислота — донор протона, основание — акцептор протона. Типичная реакция: $\mathrm{HA}+\mathrm{B}\rightleftharpoons {\mathrm{A}}^{-}+{\mathrm{BH}}^{+}$.
- Льюис: кислота — акцептор электронной пары, основание — донор электронной пары. Типичный аддукт: ${\mathrm{BF}}_3+:{\mathrm{NH}}_3\to {\mathrm{F}}_3\mathrm{B}-{\mathrm{NH}}_3$.
Главное отличие — Бренстедт описывает перенос протона, Льюис описывает перенос/приём электронной пары (образование координационной связи). Бренстедтовская модель требует наличия протона; Льюисова — не требует.
2) Отношение между моделями
- Любая Бренстедтовская кислота формально является Льюисовой (протон сам — сильный акцептор электронной пары). Но не всякая Льюисова кислота является Бренстедтовской (пример: ${\mathrm{BF}}_3$, ${\mathrm{AlCl}}_3$ не дают протонов).
- Пересечение: многие реакции можно описать обеими моделями, но одна даёт более прямую интерпретацию и предсказуемость.
3) Практические ситуации — какую модель выбирать
- Преимущественно Бренстедт — Лоури:
- Буферная химия, титрования, расчет кислотности в растворе (используют $\mathrm{p}{K}_a$).
- Процессы, где явно идёт перенос протона (нейтрализация, протонирование/деспротонирование в органической реакции, многие ферментативные механизмы).
- Оценка силы кислот в протонно-переносных средах (водные и протичные растворы).
- Преимущественно Льюис:
- Координационная химия и комплесообразование (металлы как Льюисовы кислоты, лиганды — основания).
- Катализы типа Friedel–Crafts (${\mathrm{AlCl}}_3$), реакций полимеризации, активирование электрофилов без явного протона.
- Объяснение реакций с акцепторами электронной плотности (гетероатомы, незаполненные орбитали, электрофильные центры).
- Поверхностная каталитическая химия и твердые катализаторы (вещества могут иметь Brønsted- и/или Lewis-центры).
4) Практическое правило выбора
- Если ключевой шаг — перенос ${\mathrm{H}}^{+}$ или рассматриваете конъюгированные пары и $\mathrm{p}{K}_a$, используйте Бренстедт — Лоури.
- Если ключевой шаг — образование координационной связи через электронную пару, активация электрофила или взаимодействие с незаполненной орбиталью — применяйте модель Льюиса.
Примеры для запоминания:
- HCl в воде → Бренстедт: $\mathrm{HCl}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to {\mathrm{Cl}}^{-}+{{\mathrm{H}}_3\mathrm{O}}^{+}$.
- ${\mathrm{BF}}_3$ + $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$ → Льюис-аддукт: ${\mathrm{BF}}_3+:{\mathrm{NH}}_3\to {\mathrm{F}}_3\mathrm{B}-{\mathrm{NH}}_3$.
Это отличие и практические указания, когда какую модель использовать.