Gilbert Lewis
Gilbert Newton Lewis (Weymouth, 23 ottobre 1875 – Berkeley, 23 marzo 1946) è stato un chimico statunitense.
Si laureò in Chimica presso l'Università di Harvard e poi in Germania, dove rimase per due anni, dopo di che fu assunto dal governo filippino. Al suo ritorno negli Stati Uniti iniziò a lavorare al Massachusetts Institute of Technology e successivamente come professore presso l'University of California.
Nonostante le numerose indagini nel campo della scienza, Lewis diventò famoso per la sua teoria dei legami chimici e per la sua definizione di acido e di base. Nel 1916, Lewis pubblicò una teoria su alcuni legami chimici chiamati "legami covalenti" (puri, polari e ionici), che sono generati da metalli che non hanno quattro o più elettroni di valenza, senza raggiungere gli otto. Le ricerche Lewis saranno pubblicate e divulgate da Langmuir circa nel 1923.
Questa teoria è basata sulla disposizione degli elettroni attorno al nucleo. Per l'idrogeno, che può avere al massimo due elettroni che circondano il nucleo, il legame tra due atomi è il risultato della condivisione di una coppia di elettroni che vengono apportati dai due atomi. Secondo Lewis, le teorie del legame covalente per l'atomo di idrogeno sono state valide e generalizzabili al resto degli atomi. Gli atomi con più elettroni possono condividere gli elettroni di valenza per formare legami covalenti completando il loro ottetto di elettroni. Il legame covalente può essere semplice se è condivisa solo una coppia di elettroni, doppio se sono condivise due coppie di elettroni, e triplo, se sono condivise tre coppie. Ad esempio la molecola dell'idrogeno crea un legame semplice, quella del carbonio doppio e quella dell'azoto triplo. Anche tra i diversi atomi si possono formare questi legami, pur nel rispetto della regola dell'ottetto.
G. N. Lewis, con Merle Randall, pubblicò nel 1923 il famoso libro di termodinamica che ancora oggi rappresenta un esempio insuperato di chiarezza e rigore scientifico. Introdusse il termine fugacità per descrivere il comportamento di gas reali e la regola di Lewis e Randall viene utilizzata per descrivere il comportamento delle miscele ideali di aeriformi (gas) reali. Nello stesso anno elaborò la sua famosa teoria sugli acidi e le basi. Nel 1926 Lewis coniò il termine fotone per indicare il quanto di luce di Einstein.
Nel 1933 sfruttò l'elettrolisi dell'acqua normale per produrre per la prima volta l'acqua pesante. La grandezza di Gilbert N. Lewis non viene mai celebrata abbastanza e non ottenne mai il Premo Nobel. Già nel 1902 aveva scoperto che la chimica degli elementi dei principali gruppi poteva essere spiegata da un modello in cui gli elettroni negli atomi erano sistemati ai vertici di cubi concentrici. Dunque, nove anni prima del modello atomico di Rutherford nasceva la regola dell'ottetto.
Morì nel 1946
Regola dell'ottetto
La regola dell'ottetto è una regola empirica introdotta da Gilbert Newton Lewis per spiegare in modo approssimato la formazione di legami chimici tra gli atomi, usabile a rigore solo per gli atomi dei gruppi principali (quelli con numerazione romana) della tavola periodica.Ciò spiega la condizione particolare di stabilità di un atomo, ossia quando questo possiede il livello elettronico esterno completo, ma considerato il fatto che il primo livello può contenere al massimo due elettroni sarebbe meglio parlare di "regola dell'ottetto-duetto".
Struttura di Lewis
La struttura di Lewis fu ideata e intitolata in onore del chimico G.N. Lewis. Essa si propone di rappresentare con un disegno bidimensionale la struttura di una molecola basandosi principalmente sulla regola dell'ottetto.
È possibile disegnare una molecola con la struttura di Lewis seguendo tre punti:
- gli atomi vengono disposti approssimativamente nello spazio, indicati semplicemente dalla/e lettera/e del proprio elemento. È importante seguire una certa geometria, disponendo possibilmente l'elemento con un solo atomo al centro e quelli ad esso legato con simmetria centrale rispetto a quell'atomo;
- i legami sono rappresentati da una linea (inizialmente sempre singola, poi doppia o tripla a seconda del tipo di legame) che collega un atomo all'altro; ogni legame rappresenta inoltre due elettroni;
- gli elettroni di valenza vanno disegnati come puntini e sono il fulcro della teoria della struttura di Lewis: bisogna contare il numero totale di elettroni disponibili nei livelli di valenza (es. in H2O, gli elettroni sono 1+1+6 = 8, in NO2-, gli elettroni sono 5+6+6+1 = 18), poi scalare quelli utilizzati per costruire i legami e cominciare a distribuire gli elettroni attorno a ciascun atomo in modo da soddisfare per ognuno la regola dell'ottetto (ossia ogni atomo, tra legami e elettroni non condivisi, deve arrivare a contarne otto). A questo fine, ogni legame che l'atomo realizza soddisfa già due degli otto elettroni necessari. Per disporre gli elettroni non condivisi è necessario partire con il soddisfare prima gli elementi più elettronegativi. In caso di defezioni, si supplisce al mancato raggiungimento dell'ottetto realizzando legami doppi o tripli, o spostando l'atomo in posizioni più agevoli.
