Lewisova teorija kiselina i baza, nazvana po kemičaru GN Lewisu, nastoji razjasniti način na koji dvije klase kemikalija – kiseline i baze – međusobno djeluju. Lewisova kiselina je definirana kao tvar koja prihvaća par elektrona u kemijskoj reakciji, dok je Lewisova baza tvar koja donira par elektrona. Iako nije najšire poučavano razumijevanje kiselina i baza, Lewisove definicije su široke i korisne u proučavanju mnogih različitih vrsta reakcija.
Kemijski spojevi se sastoje od atoma koji su međusobno povezani kako bi tvorili molekulu. Svaki od tih atoma sastoji se od pozitivno nabijene jezgre i određenog broja elektrona koji nose negativan naboj. Elektroni kruže oko jezgre u nizu orbitala ili različitih energetskih razina.
Ako atomu nedostaje elektrona — ili, drugim riječima, ako ima prostora u svojim orbitalama za popunjavanje — on može privući elektrone iz drugog atoma, povezujući dvije tvari kemijskom vezom u kojoj su elektroni zajednički. Lewisova baza je spoj koji donira par elektrona u ovom procesu. Elektroni u vezi često se neravnomjerno dijele između dva atoma, tako da ih baza može učinkovito “izgubiti” od drugog spoja.
Lewisova teorija je korisna u objašnjavanju zašto se određene kemijske reakcije događaju. Na primjer, ugljični dioksid (CO2) reagira s vodom (H2O) i nastaje ugljična kiselina (H2CO3). Jedan atom ugljika vezan za dva atoma kisika stvara ugljični dioksid, dok dva atoma vodika i jedan atom kisika čine vodu.
Tijekom reakcije, atom kisika u vodi donira par elektrona ugljikovom atomu ugljičnog dioksida, tvoreći vezu između dvije molekule. Voda je u ovoj situaciji Lewisova baza, budući da je donor elektrona. Ugljični dioksid prihvaća elektrone u svoju strukturu, pa je to Lewisova kiselina.
Gornju reakciju ne može opisati druga popularna teorija kiselina i baza, Bronsted-Lowryjev model, jer ne uključuje prijenos protona. Teorija Bronsted-Lowryja, za razliku od Lewisove, temelji se na doniranju protona. U ovom sustavu kiselina je spoj koji daje pozitivno nabijenu česticu, nazvanu proton, dok je baza akceptor protona. Iako je ovaj model koristan u opisivanju mnogih interakcija, Lewisova teorija se ponekad daje prednost zbog svog šireg opsega.
Lewisove baze su klasificirane u različite tipove na temelju toga koja orbitala elektrona donira par elektrona. Često će Lewisova baza biti anion — tvar ili spoj koji nosi negativan naboj zbog prevelike količine elektrona. Amonijak se smatra Lewisovom bazom, kao i voda i određeni organski spojevi.