Termi Lewis -happo on nimetty amerikkalaisen kemistin Gilbert N. Lewisin mukaan. Varhaiset kemistit tunnistivat hapon aineeksi, jolla on hapan maku ja joka reagoi joidenkin metallien kanssa ja joka neutraloi emäkset tai alkalit tuottamalla suolaa. 19-luvun lopulta lähtien happoja ja emäksiä on kuitenkin yritetty määritellä tarkemmin ja selittää, mitä happo-emäs-reaktiossa todellisuudessa tapahtuu. Lewisin määritelmä on laajin.
Vuonna 1883 ruotsalainen kemisti Svante Arrhenius määritti hapon aineeksi, joka muodostaa vetyioneja (H+) vesiliuoksessa, ja emäksen aineeksi, joka muodostaa hydroksidi (OH-) -ioneja. H+ -ionit – jotka ovat yksinkertaisesti protoneja – ovat liian reaktiivisia voidakseen esiintyä vesiliuoksessa ja yhdistyvät vesimolekyyleihin muodostaen hydronium (H3O+) -ioneja. Arrheniuksen määritelmä osoittautui erittäin hyödylliseksi ja kattaa suurimman osan yhdisteistä, joita yleisesti pidetään hapoina. Esimerkiksi kloorivetyhappo, kaasu-vetykloridin liuos vedessä, tuottaa H + -ioneja, jotka muodostavat hydronium-ioneja liuoksessa: HCl + H2O → H3O + + Cl-. Tämä määritelmä pysyi standardina pitkälle 20 -luvulle asti ja sitä käytetään edelleen usein.
Kaikille hapoille on tunnusomaista, että ne neutraloivat emäkset suolojen tuottamiseksi. Esimerkki on kloorivetyhapon reaktio natriumhydroksidin (NaOH) kanssa natriumkloridin ja veden (H2) tuottamiseksi: H3O+Cl-+Na+OH- → Na+Cl-+H2O. Tässä suolahapon tuottamat H+ -ionit ovat yhdistyneet natriumhydroksidin tuottamiin OH-ioneihin veden tuottamiseksi, kun taas Na+ ja Cl-ionit ovat yhdistyneet tuottamaan suolaa Arrheniuksen teorian mukaisesti; samanlaisia reaktioita voi kuitenkin esiintyä yhdisteiden välillä, jotka eivät sovi happojen ja emästen Arrheniuksen määritelmiin. Esimerkiksi kaasumainen kloorivety voi reagoida kaasumaisen ammoniakin kanssa muodostaen suola-ammoniumkloridin: HCl + NH3 → NH4 + Cl-. Kaksi yhdistettä on muodostanut suolan, mutta koska ne eivät ole liuoksessa, niissä ei ole H+- tai OH-ioneja, joten reagenssit eivät ole Arrheniuksen mukaan happoja ja emäksiä.
Vuonna 1923 kaksi kemistiä – Johaness Bronsted ja Thomas Lowry – keksivät itsenäisesti uuden määritelmän. He ehdottivat, että happo oli protonien luovuttaja ja emäs protonien vastaanottaja. Happo-emäs-reaktiossa happo tuottaa protonin tai H+-ionin emäkseen; kummankaan reagenssin ei kuitenkaan tarvitse olla liuoksessa, ja H +- tai OH-ioneja on todellisuudessa läsnä ennen reaktiota. Tämä määritelmä sisältää kaikki Arrhenius-hapot ja -emäkset, mutta selittää myös kaasumaisen kloorivety- ja ammoniakin yhdistymisen happo-emäs-reaktiona: kovalenttinen kloorivety on tuottanut ammoniakin protonin muodostaen ammonium (NH4+) -ionin, joka muodostaa ioninen yhdiste Cl-ionin kanssa.
Amerikkalainen kemisti Gilbert N.Lewis ehdotti myös vuonna 1923 laajennettua käsitettä hapoista ja emäksistä elektroniparien hyväksyjinä ja luovuttajina. Tämän määritelmän mukaan happo-emäs-reaktio käsittää reagoivat aineet, jotka muodostavat koordinaattisidoksen-kovalenttisen sidoksen, jossa molemmat jaetut elektronit tulevat samasta atomista-elektronien kanssa, jotka tulevat emäksestä. Edellä kuvatussa HCl-NaOH-reaktiossa HCl: n tuottama H+ -ioni hyväksyy elektroniparin NaOH: n tuottamasta OH-ionista veden muodostamiseksi.
Tämän teorian mukaan Lewis -emäs on siis yhdiste, jolla on sitoutumaton elektronipari sitoutumista varten. Lewisin happorakenne on sellainen, että se voi saavuttaa vakaan konfiguraation muodostamalla koordinaattisidoksen Lewisin emäksen kanssa. Emästen ei tarvitse sisältää hydroksidi -ioneja tai hyväksyä protoneja, ja Lewisin hapon ei tarvitse sisältää vetyä tai luovuttaa protoneja. Lewisin hapon määritelmä sisältää kaikki Arrhenius- ja Bronsted-Lowry-hapot sekä monet aineet, jotka eivät täytä Bronsted-Lowry- tai Arrhenius-kriteereitä.
Hyvä esimerkki tällaisesta aineesta on booritrifluoridi (BF3). Tässä yhdisteessä boori, jonka ulkokuorissa on normaalisti kolme elektronia, on muodostanut kovalenttisia sidoksia, jotka jakavat elektroniparin jokaisen kolmen fluoriatomin kanssa. Vaikka yhdiste on vakaa, sen ulkokuorissa on tilaa vielä kahdelle elektronille. Se voi siten muodostaa koordinaattisidoksen elektroniparin luovuttajan kanssa-toisin sanoen emäksen.
Se voi esimerkiksi yhdistyä ammoniakin (NH3) kanssa, jossa on typpiatomi ja sitoutumaton elektronipari, koska kolme typen ulkokuoren viidestä elektronista on kovalenttisissa sidoksissa kolmen vetyatomin kanssa. Booritrifluoridin ja ammoniakin yhdistelmä on siis seuraava: BF3 +: NH3 → BF3: NH3 – “:” edustaa ammoniakin typpiatomin elektroniparia. Booritrifluoridi käyttäytyy siten Lewisin happona ja ammoniakki emäksenä.