루이스 산·염기 (Lewis acid and base)
한 줄 정의: 전자쌍을 받는 물질을 산, 주는 물질을 염기로 정의하는 산·염기 개념입니다.
쉽게 풀면
흔히 산은 H⁺를 내놓는 물질로 배우지만, 루이스는 더 넓게 '전자쌍을 받는 쪽'을 산, '주는 쪽'을 염기로 보았습니다. 그래서 H⁺가 없는 BF₃나 AlCl₃도 산이 됩니다.
왜 중요한가
유기 반응 촉매(프리델-크래프츠 반응 등), 배위 화학, 표면 촉매 연구에서 핵심 개념입니다. 브뢴스테드 개념으로 설명할 수 없는 반응을 설명할 수 있습니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"AlCl₃는 루이스 산으로 작용하여 할로젠화 알킬로부터 탄소 양이온 생성을 촉진한다."
루이스 산 촉매 작용의 예입니다.
조금 더 깊게 보면
루이스 산-염기 반응의 결과는 배위결합을 가진 부가물(adduct)입니다. 브뢴스테드-로우리 산염기는 루이스 개념의 특수한 경우로 볼 수 있습니다. 산·염기의 짝을 설명하는 HSAB(단단하고 무른 산염기) 원리도 이 정의 위에 서 있습니다.
주의할 점
산염기 항목은 pH와 수용액 중심이고, 배위결합은 결합 유형입니다. 루이스 산은 수용액 pH로 세기를 나타낼 수 없는 경우가 많습니다.