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ルイス酸とは?

るいすさん

ルイス酸とは、電子対を受け取ることができる物質の総称で、アレニウスやブレンステッドの酸の定義を拡張したルイスの定義に基づく概念です。

ルイス酸(Lewis acid)は、アメリカ化学者ギルバートニュートン・ルイスが1923年に提唱した酸塩基の定義に基づく概念です。ルイスの定義では、「電子対を受け取ることができる物質」を酸、「電子対を与えることができる物質」を塩基(ルイス塩基)とします。

この定義は、プロトン(H⁺)の授受に限定したブレンステッド・ローリーの定義よりもはるかに広い範囲の物質を酸として捉えられる点で画期的です。ルイス酸の代表例には以下のようなものがあります。

  • 三フッ化ホウ素(BF₃):ホウ素が空の電子軌道を持ち電子対を受容する
  • 塩化アルミニウム(AlCl₃):フリーデル・クラフツ反応の触媒として有名
  • 金属イオン(Fe³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺など):空の軌道に電子対を受け入れる
  • 二酸化炭素(CO₂):炭素原子が電子対を受け取りうる

ルイス酸は有機合成化学において触媒として重要な役割を果たします。フリーデル・クラフツアシル化・アルキル化反応、エポキシドの開環、縮合反応など、多くの工業的・実験室的合成プロセスでルイス酸触媒が使用されています。また、錯体化学(配位化学)においても中心金属イオンがルイス酸として配位子(ルイス塩基)と結合を形成する概念が基本となっています。

ルイスの酸塩基理論は現代化学の基礎のひとつであり、有機化学・無機化学・触媒化学の幅広い分野で活用されています。

使い方・例文

「アルミニウムイオンはルイス酸として働き、水溶液中で水分子の電子対を受け取って錯イオンを形成するため、硫酸アルミニウム水溶液は弱酸性を示す。」

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