Termenul de acid Lewis este numit după chimistul american Gilbert N. Lewis. Chimiștii timpurii au recunoscut un acid ca fiind o substanță cu gust acru care reacționează cu unele metale și care neutralizează bazele sau alcaline, producând o sare. De la sfârșitul secolului al XIX-lea, totuși, s-au făcut încercări de a defini acizii și bazele într-un mod mai riguros și care să explice ce se întâmplă de fapt într-o reacție acido-bază. Definiția lui Lewis este cea mai largă.
În 1883, chimistul suedez Svante Arrhenius a definit un acid ca o substanță care formează ioni de hidrogen (H+) în soluție apoasă, iar o bază ca o substanță care formează ioni de hidroxid (OH-). Ionii H+ – care sunt pur și simplu protoni – sunt prea reactivi pentru a exista într-o soluție apoasă și se asociază cu moleculele de apă pentru a forma ioni de hidroniu (H3O+). Definiția lui Arrhenius sa dovedit foarte utilă și acoperă majoritatea compușilor considerați în mod obișnuit ca acizi. De exemplu, acidul clorhidric, o soluție a gazului clorhidric în apă, furnizează ioni de H+ care formează ioni de hidroniu în soluție: HCl + H2O → H3O+ + Cl-. Această definiție a rămas standard până la bine în secolul al XX-lea și este încă folosită frecvent astăzi.
O caracteristică definitorie a tuturor acizilor este că ei neutralizează bazele pentru a produce săruri. Un exemplu este reacția acidului clorhidric cu hidroxid de sodiu (NaOH) pentru a produce clorură de sodiu și apă (H2O): H3O+Cl- + Na+OH- → Na+Cl- + H2O. Aici, ionii H+ furnizați de acidul clorhidric s-au combinat cu ionii OH- furnizați de hidroxidul de sodiu pentru a produce apă, în timp ce ionii Na+ și Cl- s-au combinat pentru a produce sare, în conformitate cu teoria lui Arrhenius; cu toate acestea, pot apărea reacții similare între compuși care nu se potrivesc definițiilor Arrhenius ale acizilor și bazelor. De exemplu, acidul clorhidric gazos poate reacționa cu amoniacul gazos pentru a forma sarea clorură de amoniu: HCl + NH3 → NH4+Cl-. Doi compuși s-au combinat pentru a forma o sare, dar deoarece nu sunt în soluție, nu sunt prezenți ioni H+ sau OH-, astfel încât reactanții nu se califică drept acid și bază conform lui Arrhenius.
În 1923, doi chimiști – Johaness Bronsted și Thomas Lowry – au venit în mod independent cu o nouă definiție. Ei au sugerat că un acid este un donor de protoni și o bază un acceptor de protoni. Într-o reacție acid-bază, acidul furnizează un proton, sau ion H+, bazei; cu toate acestea, niciun reactant nu trebuie să fie în soluție, cu ionii H+ sau OH- prezenți efectiv înainte de reacție. Această definiție include toți acizii și bazele Arrhenius, dar explică și combinarea acidului clorhidric gazos și a amoniacului ca reacție acido-bazică: acidul clorhidric covalent a furnizat un proton amoniacului pentru a forma un ion de amoniu (NH4+), care formează un compus ionic cu ionul Cl-.
Chimistul american Gilbert N. Lewis a sugerat, tot în 1923, un concept extins de acizi și baze ca acceptori și, respectiv, donatori de perechi de electroni. Prin această definiție, o reacție acid-bază implică reactanții care formează o legătură coordonată – o legătură covalentă în care ambii electroni împărtășiți provin de la același atom – cu electronii provenind de la bază. În reacția HCl-NaOH descrisă mai sus, ionul H+ furnizat de HCl acceptă o pereche de electroni din ionul OH- furnizat de NaOH pentru a forma apă.
Prin urmare, conform acestei teorii, o bază Lewis este un compus care are o pereche de electroni nelegați disponibilă pentru legare. Structura acidului Lewis este de așa natură încât poate obține o configurație stabilă prin formarea unei legături coordonate cu o bază Lewis. Bazele nu trebuie să conțină ioni de hidroxid sau să accepte protoni, iar un acid Lewis nu trebuie să conțină hidrogen sau să doneze protoni. Definiția acidului Lewis include toți acizii Arrhenius și Bronsted-Lowry și, de asemenea, multe substanțe care nu îndeplinesc criteriile Bronsted-Lowry sau Arrhenius.
Un bun exemplu de astfel de substanță este trifluorura de bor (BF3). În acest compus, borul, care are în mod normal trei electroni în învelișul său exterior, a format legături covalente, împărțind o pereche de electroni cu fiecare dintre cei trei atomi de fluor. Deși compusul este stabil, are loc pentru încă doi electroni în învelișul său exterior. Astfel, poate forma o legătură coordonată cu un donor de pereche de electroni – cu alte cuvinte, o bază.
De exemplu, se poate combina cu amoniacul (NH3), care are un atom de azot cu o pereche de electroni nelegați, deoarece trei din cei cinci electroni din învelișul exterior al azotului sunt în legături covalente cu cei trei atomi de hidrogen. Combinația de trifluorura de bor și amoniac este astfel: BF3 + :NH3 → BF3:NH3 — „:” reprezintă perechea de electroni din atomul de azot al amoniacului. Trifluorura de bor se comportă astfel ca un acid Lewis și amoniacul ca bază.