Teoria HSAB

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La teoria HSAB, anche conosciuta come "HSAB concept", acronimo di hard and soft acids and bases ("acidi e basi duri e molli"), proposta da Ralph G. Pearson nel 1968, è ampiamente usata in chimica per spiegare la stabilità dei composti chimici, reazioni chimiche ecc. Il suo intento è classificare come "duro" o "molle", "acido" o "base" le diverse specie chimiche coinvolte in un equilibrio.

È un'estensione della Teoria di Lewis. Essa prevedeva reazioni acido-base del genere:

A + :B \rightleftarrows A:B

Nella realtà di tutti i giorni, spiega Pearson, le reazioni avvengono tutte (o quasi) nel solvente. Da questa idea, parte per rendere tutte le reazioni acido-base, delle sostituzioni del genere:

A:B' + A':B \rightleftarrows A:B + A':B'

dove siano A' e B' il solvente stesso, A e B un generico acido e una generica base.

Esempio

Gli ioni delle terre rare Ln3+ sono acidi hard, con una marcata affinità per basi hard che leghino attraverso l'ossigeno. L'acqua risponde perfettamente al requisito e questo rende conto della difficile lavorabilità in soluzione acquosa di questi ioni.

Definizione[modifica | modifica wikitesto]

Si applica il termine hard, "duro", alle specie naturalmente piccole, con stati di alta carica e difficilmente polarizzabili. Soft, "molle", si dice di quelle specie chimiche che sono naturalmente grandi, hanno stati di bassa carica e sono facilmente polarizzabili.

Si annoverano:

  • Acidi duri: H+, ioni alcalini (ad es. Na+), Ti4+, Cr3+, Cr6+, BF3, ioni Ln3+ ...
  • Acidi molli: CH3Hg+, Pt4+, Pd2+, Ag+, Hg2+, Hg22+, Cd2+, BH3, ...
  • Basi dure: OH, F, (Cl), NH3, CH3COO, CO32- ...
  • Basi molli: H, R3P, SCN, I...

Comunemente, acidi e basi interagiscono e le interazioni più stabili sono quelle a carattere "duro-duro" (maggior carattere di legame ionico) e a carattere "molle-molle" (maggior carattere di legame covalente). Dal punto di vista della struttura elettronica, il carattere di "durezza" e di "mollezza" è legato rispettivamente alla maggiore e alla minore differenza di energia esistente tra gli orbitali di frontiera. Da ciò si spiega anche la diversa polarizzabilità e comportamento nei confronti dei campi esterni perturbanti, fattore importante per l'interpretazione quantomeccanica del legame chimico.

Una piccola (apparente) contraddizione[modifica | modifica wikitesto]

Lo ione Fe3+ è uno degli acidi più hard, mentre il cianuro (CN-) è una base soft. In base alla prima formulazione della teoria, il legame sarebbe talmente labile da essere spezzato in soluzione anche dall'acqua. Infatti, non si considerava il meccanismo di retrodonazione π, nel quale il ferro funziona da base e il cianuro da acido. Quest'ultimo ha infatti orbitali di antilegame liberi dove disporre gli elettroni ceduti dal ferro; una volta formato il complesso, l'ordine di legame del cianuro passa da 3 (C≡N) a 2 (C=N).

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