For some, the word ‘superacid’ may conjure up images of otherworldly creatures and interstellar explorers from popular sci-fi movies such as ‘Alien’. Ter ácido poderoso para o sangue era a principal linha de defesa para as criaturas naquela franquia de filmes em particular, mas ácidos poderosos o suficiente para queimar através de cascos de naves espaciais realmente existem na natureza?
um superácido é exatamente o que parece; um ácido extremamente poderoso., Pense no que ácidos comuns são capazes de fazer-causando uma queimadura desagradável ou uma reação explosiva-e agora multiplique esse efeito por 100, 1.000 ou até um milhão. A este nível, os superácidos podem parecer fantásticos à medida que reagem e dissolvem praticamente tudo—desde cera e rochas, até metal e até vidro. o que são superácidos?como sabemos, ácidos comuns como o ácido acético encontrado em vinagre podem ser definidos pelo seu valor de pH. Quanto mais forte o ácido é e maior a sua concentração de prótons, menor o pH. no entanto, os valores de pH não podem definir todos os ácidos., Como os superácidos teriam valores de pH muito abaixo do padrão e tendem a ter uma reação violenta com a água, eles não podem ser medidos pelo pH. para criar alguma forma de padronização para estas soluções, os químicos criaram uma nova medição, a função acidez de Hammett (H0), para definir superácidos.numa solução aquosa, a espécie ácida predominante é H30+, medida pela escala de pH. No entanto, além do intervalo de pH, a atividade efetiva do íon hidrogênio muda muito mais rapidamente devido à variabilidade na natureza do ácido., No ácido sulfúrico puro, a espécie de ácido predominante é HSO+ em vez de H30+, afetando o próton sendo medido e tornando o ácido muito mais forte. A função acidez de Hammett permite esta mudança de espécies, calculando as espécies ácidas predominantes em função de H30+. O ácido sulfúrico puro tem um valor de Hamett de H = -12, o que significa que a espécie de ácido presente (HSO+) tem uma força protonante equivalente a H30+ numa concentração ideal de 1012 mol / L.,a função de acidez de Hammett utiliza o ácido sulfúrico como base, definindo um superácido como meio com uma acidez superior a 100% de ácido sulfúrico puro, ou quando o potencial químico dos protões é superior ao do ácido sulfúrico puro. Dado que o ácido sulfúrico é excepcionalmente corrosivo, pode-se imaginar que qualquer coisa mais forte seria extremamente poderosa. Por exemplo, os superácidos “ácido triflico” e “ácido fluorossulfúrico” são cerca de mil vezes mais fortes do que o ácido sulfúrico!ácido Fluoroantimónico-o ácido mais forte de todos?,curiosamente, a maioria dos superácidos são na verdade uma combinação de outros ácidos. Vamos dar uma olhada no superácido mais forte conhecido; ácido fluoroantimônico, com uma função de acidez Hammett de H0 = -28.o ácido Fluoroantimónico é obtido combinando fluoreto de hidrogénio (HF) com pentafluoreto de antimónio (SbF5), resultando num ácido 1016 vezes mais forte que o ácido sulfúrico. O íon hidrogênio em HF é ligado ao flúor por uma ligação dipolar muito fraca, o que explica a acidez extrema do superácido., Como mostrado na fórmula abaixo, o próton livre facilmente dissocia-se na mistura e resulta em forte reatividade com outras substâncias à medida que salta entre aniões. Este ácido é tão forte que tem que ser armazenado em recipientes revestidos de polímero de flúor especialmente produzidos (ávidos seguidores dos filmes alienígenas acreditam que o sangue alienígena ácido é um ácido à base de flúor).
HF + SbF5 → H+ + SbF6-
outro ácido poderoso, apelidado de ‘ácido mágico’, é uma mistura de pentafluoreto de antimônio e ácido fluorossulfônico. Este ácido é tão potente que até reage com hidrocarbonetos inertes encontrados em velas de cera., Como a cera é um composto tão estável, é uma realização impressionante iniciar uma reação com ela, muito menos dissolvê-la completamente. Diz-se que os pesquisadores que descobriram este fenômeno pensaram que era um truque de magia, já que era impossível para qualquer ácido dissolver uma vela.
a força ácida de muitos superácidos vem desta capacidade de disponibilizar protões para a reacção. Em ácidos à base de água, protões são hidratados, e assim são estabilizados por moléculas de água circundantes., No entanto, em superácidos, esses prótons são expostos, sem nada ao redor para estabilizá-los, resultando em extrema reatividade e mobilidade de prótons.a que aplicações podem ser aplicados superácidos?
é esta propriedade altamente reativa dos prótons em um superácido que fornece uma utilidade tão forte. Dado que os superácidos podem formar o seu próprio solvente ou ser utilizados em solventes orgânicos, podem ser aplicados a muitas reacções diferentes em comparação com solventes à base de água. Por exemplo, ácidos geralmente não reagem com hidrocarbonetos, como cera ou óleo de petróleo, mas superácidos podem., Os superácidos dividem hidrocarbonetos em catiões de hidrocarbonetos carregados positivamente, que brevemente existem como intermediários antes de serem modificados por reações químicas contínuas.além disso, esta forte doação de prótons característica dos superácidos fornece uma boa base para o estudo de intermediários de carbocação. Estas moléculas são extremamente reativas e instáveis, então estudá-las de qualquer forma significativa é difícil. Misturando-os com superácidos, tornam-se um pouco estáveis e podem ser examinados mais de perto para ajudar a explicar como um hidrocarboneto pode ser transformado em um mais útil.,a investigação em curso sobre hidrocarbonetos e carbocalização é apoiada pela indústria química, na qual os superácidos são um componente comum. A indústria petroquímica usa superácidos como catalisadores para cracking térmico primário para produzir frações de gás de alto octano, enquanto a indústria de polímeros usa superácidos na produção de polímeros de alta densidade e como catalisadores para uma série de reações, incluindo esterificação, isomerização, alquilação e polimerização., Esta ampla gama de aplicações continua a ser áreas ativas de pesquisa à medida que aprendemos mais sobre o valor dos superácidos como catalisadores poderosos em uma variedade de reações químicas.apesar de os superácidos serem extremamente perigosos e terem o potencial de constituir um perigo tóxico para o ambiente, estas soluções testam os limites da química orgânica, permitindo o avanço da investigação de iões de carbónio e contribuindo para a engenharia química.,se você gostaria de saber mais sobre os ácidos inorgânicos disponíveis em quantidades de pesquisa da Alfa Aesar, visite as páginas de ácidos inorgânicos ou entre em contato conosco.