para algunos, la palabra ‘superácido’ puede evocar imágenes de criaturas de otro mundo y exploradores interestelares de películas de ciencia ficción populares como’Alien’. Tener ácido poderoso para la sangre fue la principal línea de defensa para las criaturas en esa franquicia de películas en particular, pero ¿podrían los ácidos lo suficientemente poderosos como para quemar los cascos de las naves espaciales realmente existir en la naturaleza?
un superácido es justo lo que parece; un ácido extremadamente poderoso., Piense en lo que los ácidos ordinarios son capaces de causar una quemadura desagradable o una reacción explosiva y ahora multiplique ese efecto por 100, 1.000 o incluso un millón. En este nivel, los superácidos pueden parecer fantásticos, ya que reaccionan y disuelven casi cualquier cosa, desde cera y rocas, hasta metal e incluso vidrio.
¿Qué son los superácidos?
como sabemos, los ácidos comunes como el ácido acético que se encuentra en el vinagre se pueden definir por su valor de pH. Cuanto más fuerte es el ácido y mayor es su concentración de protones, menor es el pH. sin embargo, los valores de pH no pueden definir todos los ácidos., Como los superácidos tendrían valores de pH que están muy por debajo del rango estándar y tienden a tener una reacción violenta con el agua, no se pueden medir por pH. para crear alguna forma de estandarización para estas soluciones, los químicos crearon una nueva medición, la función de acidez de Hammett (H0), para definir los superácidos.
en una solución acuosa, la especie ácida predominante es H30+, medida por la escala de pH. Sin embargo, más allá del rango de pH, la actividad efectiva del ion hidrógeno cambia mucho más rápidamente debido a la variabilidad en la naturaleza del ácido., En el ácido sulfúrico puro, la especie ácida predominante es HSO + en lugar de H30+, afectando al protón que se mide y haciendo que el ácido sea mucho más fuerte. La función de acidez de Hammett permite este cambio de especie, calculando la especie ácida predominante en función de H30+. El ácido sulfúrico puro tiene un valor de Hammett de H = -12, lo que significa que la especie ácida presente (HSO+) tiene una fuerza de protonación equivalente a H30+ a una concentración ideal de 1012 mol/L.,
La función de acidez de Hammett utiliza ácido sulfúrico como base, definiendo un superácido como un medio con acidez superior al 100% de ácido sulfúrico puro, o donde el potencial químico de los protones es mayor que el del ácido sulfúrico puro. Dado que el ácido sulfúrico es excepcionalmente corrosivo, se puede imaginar que cualquier cosa más fuerte sería extremadamente potente. Por ejemplo, los superácidos «ácido trifílico» y «ácido fluorosulfúrico» son aproximadamente mil veces más fuertes que el ácido sulfúrico.
ácido Fluoroantimónico – el ácido más fuerte de todos ellos?,
curiosamente, la mayoría de los superácidos son en realidad una combinación de otros ácidos. Echemos un vistazo al superácido más fuerte conocido; el ácido fluoroantimónico, con una función de acidez de Hammett de H0 = -28.
El ácido Fluoroantimónico se produce combinando fluoruro de hidrógeno (HF) con pentafluoruro de antimonio (SbF5), lo que resulta en un ácido 1016 veces más fuerte que el ácido sulfúrico. El ion hidrógeno en HF está unido al flúor por un enlace dipolar muy débil, lo que explica la extrema acidez del superácido., Como se muestra en la fórmula a continuación, el protón libre se disocia fácilmente en la mezcla y resulta en una fuerte reactividad con otras sustancias a medida que salta entre aniones. Este ácido es tan fuerte que tiene que ser almacenado en recipientes recubiertos de polímero de flúor especialmente producidos (los ávidos seguidores de las películas alienígenas creen que la sangre alienígena ácida es un ácido a base de flúor).
HF + SbF5 → H + + SbF6 –
otro ácido poderoso, llamado ‘ácido mágico’, es una mezcla de pentafluoruro de antimonio y ácido fluorosulfónico. Este ácido es tan potente que incluso reacciona con los hidrocarburos inertes que se encuentran en las velas de cera., Como la cera es un compuesto tan estable, es un logro impresionante iniciar una reacción con ella, y mucho menos disolverla por completo. Se dice que los investigadores que descubrieron este fenómeno pensaron que era un truco de magia, ya que se creía imposible que cualquier ácido disolviera una vela.
la fuerza ácida de muchos superácidos proviene de esta capacidad de hacer que los protones estén disponibles para la reacción. En los ácidos a base de agua, los protones se hidratan, y por lo tanto se estabilizan por las moléculas de agua circundantes., Sin embargo, en los superácidos, estos protones están expuestos, sin nada alrededor para estabilizarlos, lo que resulta en una reactividad extrema y movilidad de protones.
¿A qué aplicaciones se pueden aplicar los superácidos?
es esta propiedad altamente reactiva de los protones en un superácido lo que proporciona una utilidad tan fuerte. Dado que los superácidos pueden formar su propio solvente o usarse en solventes orgánicos, se pueden aplicar a muchas reacciones diferentes en comparación con los solventes a base de agua. Por ejemplo, los ácidos no suelen reaccionar con hidrocarburos como la cera o el aceite de petróleo, pero los superácidos sí., Los superácidos rompen los hidrocarburos en cationes de hidrocarburos cargados positivamente, que existen brevemente como intermedios antes de ser modificados por reacciones químicas continuas.
Además, esta Fuerte donación de protones característica de los superácidos proporciona una buena base para el estudio de los intermedios de carbocatión. Estas moléculas son extremadamente reactivas e inestables, por lo que es difícil estudiarlas de manera significativa. Al mezclarlos con superácidos, se vuelven algo estables y se pueden examinar más de cerca para ayudar a explicar cómo un hidrocarburo puede transformarse en uno más útil.,
La investigación en curso sobre Hidrocarburos y carbocationes cuenta con el apoyo de la industria química, en la que los superácidos son un componente común. La industria petroquímica utiliza superácidos como catalizadores para el craqueo térmico primario para producir fracciones de gas de alto octanaje, mientras que la industria de polímeros utiliza superácidos en la producción de polímeros de alta densidad y como catalizadores para una serie de reacciones que incluyen esterificación, isomerización, alquilación y polimerización., Esta amplia gama de aplicaciones sigue siendo áreas activas de investigación a medida que aprendemos más sobre el valor de los superácidos como catalizadores poderosos en una variedad de reacciones químicas.
lo que todo significa
aunque los superácidos son extremadamente peligrosos y tienen el potencial de ser un peligro ambiental tóxico, estas soluciones prueban los límites de la química orgánica, permitiendo el avance de la investigación de iones de carbono y contribuyendo a la ingeniería química.,
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