egyesek számára a “szuperacid” szó más világi lények és csillagközi felfedezők képeit idézheti elő olyan népszerű sci-fi filmekből, mint az “idegen”. Hogy erős savval, a vér volt a fő védelmi vonal a lények az adott film franchise, de savak elég erős ahhoz, hogy éget űrhajó törzsön tényleg létezik a természetben?
a szuperacid csak az, aminek hangzik; rendkívül erős sav., Gondolj bele, mire képesek a közönséges savak-csúnya égést vagy robbanásveszélyes reakciót okozva -, és most szorozzuk meg ezt a hatást 100, 1000 vagy akár egy millióval. Ezen a szinten a szuperacidok fantasztikusnak tűnhetnek, mivel nagyjából bármivel reagálnak és feloldódnak-a viasztól és a kőzetektől a fémig, sőt az üvegig.
mik azok a szuperacidok?
mint tudjuk, a közönséges savak, például az ecetben található ecetsav pH-értékük alapján határozhatók meg. Minél erősebb a sav, annál nagyobb a protonkoncentrációja, annál alacsonyabb a pH. azonban a pH-értékek nem határozhatják meg az összes savat., Mint superacids volna pH-értékek jóval a normál tartományban általában egy erőszakos reakció vízzel, nem lehet által mért pH-érték. Létrehozni valamilyen formában a szabványosítás ezek a megoldások, vegyészek létre egy új mérési, a Hammett savasság funkció (H0), hogy meghatározza superacids.
vizes oldatban az uralkodó savfaj H30+, a pH-skála szerint mérve. A pH-tartományon túl azonban a hatékony hidrogénion-aktivitás sokkal gyorsabban változik a sav természetének változékonysága miatt., Tiszta kénsavban a domináns savfaj a HSO+ a H30 + helyett, ami befolyásolja a mérendő protont, és sokkal erősebbé teszi a savat. A Hammett savassági funkció lehetővé teszi a fajváltozást, kiszámítva az uralkodó savas fajokat a H30 + függvényében. A tiszta kénsav Hammett értéke H = -12, ami azt jelenti, hogy a jelen lévő savfajok (HSO+) protonáló ereje megegyezik a H30+ – val, ideális koncentrációja 1012 mol / L.,
a Hammett savassági funkciója a kénsavat használja kiindulási alapként, meghatározva a szuperacidot 100% – nál nagyobb savasságú közegként, vagy ahol a protonok kémiai potenciálja magasabb, mint a tiszta kénsavé. Tekintettel arra, hogy a kénsav rendkívül korrozív, el lehet képzelni, hogy bármi erősebb lenne rendkívül erős. Például a “triflinsav” és a “fluoroszulfursav” szuperacidok körülbelül ezerszer erősebbek, mint a kénsav!
Fluoroantimonsav-ezek közül a legerősebb sav?,
érdekes módon a legtöbb szuperacid valójában más savak kombinációja. Vessünk egy pillantást a legerősebb ismert szupersavra; fluoroantimonsav, H0 = -28 Hammett savassági funkcióval.
A Fluoroantimonsavat úgy állítják elő, hogy a hidrogén-fluoridot (HF) antimon-pentafluoriddal (sbf5) kombinálják, ami 1016-szor erősebb savat eredményez, mint a kénsav. A HF-ben lévő hidrogénion nagyon gyenge dipoláris kötéssel kapcsolódik a fluor-hoz, ami a szuperacid extrém savasságát teszi ki., Amint azt az alábbi képlet mutatja, a szabad proton könnyen disszociál a keverékben, és erős reakcióképességet eredményez más anyagokkal, amikor az anionok között ugrik. Ez a sav olyan erős, hogy speciálisan előállított fluor-polimer bevonatú tartályokban kell tárolni (az idegen filmek lelkes követői úgy vélik, hogy a savas idegen vér fluor alapú sav).
HF + SbF5 → H+ + Sbf6-
egy másik erős sav, a “mágikus sav”, antimon-pentafluorid és fluoroszulfonsav keveréke. Ez a sav annyira erős, hogy még a viaszgyertyákban található inert szénhidrogénekkel is reagál., Mivel a viasz olyan stabil vegyület, lenyűgöző eredmény, hogy reakciót kezdeményezzen vele, nem is beszélve arról, hogy teljesen feloldja. Azt mondják, hogy a kutatók, akik felfedezték ezt a jelenséget, mágikus trükknek tartották, mivel lehetetlennek tartották, hogy bármely sav feloldja a gyertyát.
sok szuperacid savas szilárdsága abból a képességből származik, hogy a protonok rendelkezésre álljanak a reakcióhoz. A vízalapú savakban a protonok hidratálódnak, így a környező vízmolekulák stabilizálják őket., Azonban a szuperacidok, ezek a protonok vannak kitéve, semmi körül, hogy stabilizálja őket, ami extrém reaktivitás és proton mobilitás.
milyen alkalmazásokra alkalmazható a superacid?
Ez a protonok rendkívül reaktív tulajdonsága egy szupersavban, amely ilyen erős segédprogramot biztosít. Tekintettel arra, hogy a szuperacidok saját oldószert képezhetnek, vagy szerves oldószerekben használhatók, sokféle reakcióra alkalmazhatók a vízalapú oldószerekhez képest. Például a savak általában nem reagálnak szénhidrogénekkel, például viasszal vagy kőolajolajjal, de a szuperacidok képesek., A szuperacidok pozitív töltésű szénhidrogén kationokká bontják a szénhidrogéneket, amelyek rövid ideig intermedierekként léteznek, mielőtt folyamatos kémiai reakciókkal módosítanák őket.
Ezenkívül ez a szuperacidokra jellemző erős protonadomány jó alapot nyújt a karbokációs intermedierek tanulmányozásához. Ezek a molekulák rendkívül reakcióképesek és instabilak, ezért nehéz bármilyen értelmes módon tanulmányozni őket. A szuperacidokkal való keverésük révén kissé stabilak lesznek, és jobban megvizsgálhatók, hogy megmagyarázzák, hogyan lehet egy szénhidrogént hasznosabbá alakítani.,
a folyamatban lévő szénhidrogén-és karbokációkutatást a vegyipar támogatja, amelyben a szuperacidok közös alkotóelemek. A petrolkémiai ipar használja superacids, mint katalizátorok elsődleges termikus krakkolási, hogy készítsen magas oktánszámú benzin törtek, míg a polimer ipar használja superacids a termelés nagy sűrűségű polimerek mint katalizátorok egy sor reakciók, beleértve az észterezés, értékét, alkilezés, valamint a polimerizáció., Ez a széles körű alkalmazások továbbra is aktív kutatási területek, mint többet megtudni az értéke szuperacidok, mint erős katalizátorok a különböző kémiai reakciók.
mit jelent mindez…
annak ellenére, hogy a szuperacidok rendkívül veszélyesek, és potenciálisan mérgező környezeti veszélyt jelentenek, ezek a megoldások a szerves kémia határait tesztelik, lehetővé téve a karboniumion-kutatás fejlődését és hozzájárulva a vegyészethez.,
Ha többet szeretne megtudni az Alfa Aesar kutatási mennyiségeiben rendelkezésre álló szervetlen savakról, keresse fel a szervetlen savak oldalt, vagy vegye fel velünk a kapcsolatot.