joillekin sana ’superacid’ voi loihtia kuvia mystisiltä olentoja ja tähtienvälisen löytöretkeilijät suosittu sci-fi elokuvia kuten ”Alien”. Ottaa voimakas happo verta oli tärkein puolustuslinja olentoja, että erityisesti elokuva franchising, mutta voisi happoja tarpeeksi tehokas polttaa läpi avaruusalus rungot todella olemassa luonnossa?
superacid on juuri sitä miltä se kuulostaa, erittäin voimakas happo., Ajattele, mihin tavalliset hapot pystyvät-mikä aiheuttaa ikävän palovamman tai räjähdysreaktion—ja kerro se nyt 100, 1000 tai jopa miljoonalla. Tällä tasolla superasidit voivat tuntua fantastisilta, kun ne reagoivat ja liukenevat melko paljon mitä tahansa-vahasta ja kivistä, metallista ja jopa lasista.
Mitä ovat superasidit?
kuten tiedämme, tavalliset hapot kuten etikkahappo etikassa voidaan määritellä niiden pH-arvon perusteella. Mitä vahvempi happo on ja mitä suurempi sen protonipitoisuus, sitä pienempi pH on, mutta pH-arvot eivät voi määritellä kaikkia happoja. , Kuten superacids olisi pH-arvot ovat selvästi alle standardin valikoima ja yleensä väkivaltainen reaktio veden kanssa, niitä ei voi mitata pH. Luoda jonkinlainen standardointi näitä ratkaisuja, kemistit luotu uusi mittaus, Hammett happamuus toiminto (H0), määritellä superacids.
vesiliuoksessa vallitseva happolaji on pH-asteikolla mitattuna H30+. PH-alueen ulkopuolella tehokas vetyioniaktiivisuus kuitenkin muuttuu paljon nopeammin hapon luonteen vaihtelun vuoksi., Puhdasta rikkihappoa, vallitseva happo laji on HSO+ sen sijaan, H30+, vaikuttavat proton mitataan ja tehdä happo paljon vahvempi. Se Hammett happamuus toiminto mahdollistaa tämän muutoksen lajeja, laskettaessa vallitseva happo lajien funktiona H30+. Puhdas rikkihappo on Hammett-arvo S = -12, mikä tarkoittaa, että happo lajit (HSO+) on protonating vahvuus vastaa H30+ on ihanteellinen pitoisuus 1012 mol/L.,
Hammett happamuus toiminto käyttää rikkihappoa kuin sen lähtötilanteen, jossa määritellään superacid keskipitkän happamuus on suurempi kuin 100% puhdasta rikkihappoa, tai jos kemiallinen potentiaali protonit on korkeampi kuin puhdasta rikkihappoa. Koska rikkihappo on poikkeuksellisen syövyttävää, voit kuvitella, että mikään vahvempi olisi erittäin voimakas. Esimerkiksi superacids ’triflic happo” ja ” fluorosulphuric happo ovat molemmat noin tuhat kertaa voimakkaampi kuin rikkihappoa!
Fluoroantimonihappo—niistä kaikista vahvin happo?,
mielenkiintoista on, että useimmat superasidit ovat itse asiassa yhdistelmä muita happoja. Katsotaanpa katsomaan vahvin tunnettu superacid; fluoroantimonic acid, jonka Hammett happamuus funktio H0 = -28.
Fluoroantimonihappoa valmistetaan yhdistämällä vetyfluoridia (HF) antimonipentafluoridiin (SbF5), jolloin happo on 1016 kertaa rikkihappoa voimakkaampi. Vety-ioni-HF on liitetty fluoria hyvin heikko dipolar bond, jonka osuus on äärimmäisen happamuus superacid., Kuten on esitetty alla olevassa kaavassa, vapaa protoni hajoaa helposti seos ja johtaa vahva reaktiivisuus muiden aineiden kanssa, koska se hyppää välillä anionit. Tämä happo on niin vahva, että se on tallennettu erityisesti tuotettu fluori-polymeeri päällystetty kontit (innokas seuraajia Alien-elokuvista uskovat, että hapan ulkomaalainen veri on fluoria-pohjainen happo).
HF + SbF5 → H+ + SbF6-
Toinen voimakas happo, dubattuna ’magic-happo, on sekoitus antimoni pentafluoride ja fluorosulphonic happoa. Tämä happo on niin voimakas, että se reagoi jopa vahakynttilöistä löytyvien inerttien hiilivetyjen kanssa., Kun vaha on niin vakaa yhdiste, se on vaikuttava saavutus aloittaa reaktio sen kanssa, saati sitten kokonaan liuennut. Se on sanoi, että tutkijat, jotka löysi tämän ilmiön luulin, että se oli temppu, koska se oli ajatellut, mahdotonta tahansa happo liuottaa kynttilän.
hapan vahvuus monet superacids tulee tämä kyky tehdä protonit saatavilla reaktio. Vesi-pohjainen happoja, protonit ovat sammutettua, ja niin ovat vakiintunut ympäröivät vesimolekyylit., Kuitenkin superacids, nämä protonit ovat alttiina, mitään noin vakauttaa niitä, jolloin äärimmäinen reaktiivisuus ja proton liikkuvuutta.
mihin sovelluksiin superasideja voidaan soveltaa?
juuri tämä protonien erittäin reaktiivinen ominaisuus superasidissa tarjoaa näin vahvan hyödyn. Koska superasidit voivat muodostaa oman liuottimensa tai niitä voidaan käyttää orgaanisissa liuottimissa, niitä voidaan käyttää moniin eri reaktioihin verrattuna vesipohjaisiin liuottimiin. Esimerkiksi hapot eivät yleensä reagoi hiilivetyjen kuten vahan tai maaöljyjen kanssa, mutta superasidit voivat., Superacids tauko hiilivedyt osaksi positiivisesti varautuneita hiilivety kationeja, jotka lyhyesti olemassa välituotteiksi ennen kuin ne on muutettu jatkuvan kemiallisia reaktioita.
lisäksi, tämä vahva proton lahjoitus ominaisuus superacids tarjoaa hyvän perustan tutkimuksen carbocation välituotteita. Nämä molekyylit ovat erittäin reaktiivisia ja epävakaita, joten niiden tutkiminen millä tahansa merkityksellisellä tavalla on vaikeaa. Sekoittamalla ne superacids, ne ovat jokseenkin vakaa ja voidaan tarkastella lähemmin auttaa selittämään, kuinka yksi hiilivedyn voidaan muuntaa enemmän hyödyllinen.,
käynnissä olevaa hiilivety-ja karbokationitutkimusta tukee kemianteollisuus, jossa superasidit ovat yleinen komponentti. Petrokemian teollisuus käyttää superacids katalyytteinä ensisijainen terminen krakkaus tuottaa korkea-oktaanista bensaa jakeet, kun polymeeri teollisuus käyttää superacids tuotannon korkea-tiheys polymeerit ja katalyytteinä joukko reaktioita, kuten esteröimällä, isomerointi -, alkylointi -, ja polymerointi., Tämä laaja valikoima sovelluksia on edelleen aktiivisia tutkimusalueita kuten olemme oppia lisää arvoa superacids niin voimakas katalyytit erilaisia kemiallisia reaktioita.
Mitä se kaikki tarkoittaa…
vaikka superacids ovat erittäin vaarallisia ja voivat olla myrkyllisiä ympäristölle aiheutuvan vaaran, nämä ratkaisut testata rajoja orgaaninen kemia, jolloin etenemistä karboniumkationit ion tutkimusta ja edistää kemiantekniikan.,
Jos haluat lisätietoja Alfa Aesarin tutkimussuureiden epäorgaanisista hapoista, käy epäorgaanisten happojen sivuilla tai ota meihin yhteyttä.