Uzgodnienie teorii Lewisa z teorią Brónsteda

Podczas reakcji protolitycznych przyłączanie protonu przez cząsteczkę zasady w myśl teorii Brónsteda (§ 57) następuje za pomocą wiązania koordynacyjnego, w którym proton występuje jako akceptor, jeden z atomów zasady zaś — jako donor. Lewis rozszerzył pojęcie zasady na wszystkie połączenia, w których skład wchodzą atomy, mogące funkcjonować jako donory. Konsekwentnie związki posiadające w cząsteczkach atomy-akceptory określone zostały jako kwasy. W przytoczonym na początku tego paragrafu przykładzie łączenia się fluorku borowego z amoniakiem pierwszy z tych związków jest według Lewisa kwasem, drugi — zasadą. Według tej uogólnionej teorii kwasów i zasad istota tych pojęć związana jest nie z zawartością tego czy innego pierwiastka, jak w teoriach dawniejszych, lecz z pewnymi cechami strukturowymi cząsteczek. Teoria Lewisa może być więc stosowana również do związków nie zawierających protonów. Nie jest ona jednak ogólnie przyjęta, nie bierze bowiem pod uwagę w dostatecznym stopniu pewnych cech szczególnych wyróżniających kwasy protonowe.

Dla uzgodnienia teorii Lewisa z teorią Brónsteda J. B j e r r u m proponuje zachować definicję kwasów podaną przez Brónsteda, połączeniom zaś o charakterze akceptorowym nadaje nazwę „antyzasad”. Zakres pojęcia zasady w obu teoriach jest właściwie identyczny. Każdy bowiem związek zawierający atom o charakterze donora może w zasadzie za jego pośrednictwem przyłączyć proton.

W związkach niektórych pierwiastków o charakterze wybitnie elek- troujemnym, jak F, O, N, których atomy mają jeden lub kilka „wolnych” dubletów elektronowych, występować może szczególny .rodzaj wiązania, zwany wiązaniem wodorowym. Polega on na tym, że proton wchodzący w skład cząsteczki związku o wiązaniach „wysyconych” przyłącza się koordynacyjnie do wolnego dubletu elektronowego atomu należącego do innej cząsteczki, nie zrywając przy tym wiązania poprzedniego. W ten sposób za pośrednictwem atomu wodorowego powstaje więź pomiędzy obu cząsteczkami, powodująca np. tworzenie się dość trwałego jonu HF 2 którego budowa może być przedstawiona wzorem:

Wiązanie wodorowe występuje również pomiędzy cząsteczkami wody powodując ich asocjację w stanie ciekłym, jak również w stałym lodzie: H H H o H : o: H : o: H

Energia wiązania wodorowego jest dużo mniejsza od energii innych wiązań międzyatomowych (rzędu 5 kcal na gramocząsteczkę). Stąd zespoły utworzone przez wiązania wodorowe są na ogół nietrwałe i łatwo ulegają rozpadowi, np. przez nieznaczne ogrzanie.