Pentru unii, cuvântul ‘superacid’ poate evoca imagini de creaturi supranaturale și exploratori interstelare de populare filme sci-fi, cum ar fi „Străin”. Având acid puternic pentru sânge a fost principala linie de apărare pentru creaturile din acea franciză de film, dar ar putea acizii suficient de puternici pentru a arde prin corpurile navei spațiale să existe cu adevărat în natură?un superacid este exact ceea ce pare; un acid extrem de puternic., Gândiți—vă la ce acizi obișnuiți sunt capabili—provocând o arsură urâtă sau o reacție explozivă-și acum multiplicați acest efect cu 100, 1,000 sau chiar un milion. La acest nivel, superacizii pot părea fantastici, deoarece reacționează și dizolvă aproape orice—de la ceară și roci, până la metal și chiar sticlă.
ce sunt superacidele?după cum știm, acizii obișnuiți, cum ar fi acidul acetic găsit în oțet, pot fi definiți prin valoarea pH-ului lor. Cu cât acidul este mai puternic și cu cât concentrația de protoni este mai mare, cu atât pH-ul este mai mic. cu toate acestea, valorile pH-ului nu pot defini toți acizii., Ca superacids ar fi valorile pH-ului, care sunt cu mult sub standard gama și tind să aibă o reacție violentă cu apă, ele nu pot fi măsurate de către pH. Pentru a crea o formă de standardizare pentru aceste soluții, chimiști a creat o nouă măsurătoare, Hammett aciditate funcția (H0), pentru a defini superacids.
într-o soluție apoasă, specia acidă predominantă este H30+, măsurată prin scala pH-ului. Cu toate acestea, dincolo de intervalul de pH, activitatea efectivă a ionilor de hidrogen se schimbă mult mai rapid datorită variabilității naturii acidului., În acidul sulfuric pur, specia acidă predominantă este HSO+ în loc de H30+, afectând protonul măsurat și făcând acidul mult mai puternic. Funcția de aciditate Hammett permite această schimbare a speciilor, calculând speciile acide predominante în funcție de H30+. Acidul sulfuric pur are o valoare Hammett de H = -12, ceea ce înseamnă că speciile acide prezente (HSO+) au o rezistență protonantă echivalentă cu H30+ la o concentrație ideală de 1012 mol/L.,funcția de aciditate Hammett folosește acidul sulfuric ca bază, definind un superacid ca mediu cu aciditate mai mare de acid sulfuric 100% pur sau unde potențialul chimic al protonilor este mai mare decât cel al acidului sulfuric pur. Având în vedere că acidul sulfuric este extrem de coroziv, vă puteți imagina că ceva mai puternic ar fi extrem de puternic. De exemplu, superacids ‘acid triflic” și „fluorosulphuric acid’ sunt ambele la aproximativ o mie de ori mai puternic decât acidul sulfuric!acid Fluoroantimonic-cel mai puternic acid dintre toate?,interesant este că majoritatea superacidelor sunt de fapt o combinație de alți acizi. Să aruncăm o privire la cel mai puternic superacid cunoscut; acid fluoroantimonic, cu o funcție de aciditate Hammett de H0 = -28.
Fluoroantimonic acid se face prin combinarea fluorură de hidrogen (HF) cu antimoniu pentafluoride (SbF5), rezultând într-un acid care este de 1016 ori mai puternic decât acidul sulfuric. Ionul de hidrogen din HF este atașat la fluor printr-o legătură dipolară foarte slabă, care reprezintă aciditatea extremă a superacidului., După cum se arată în formula de mai jos, protonul liber se disociază cu ușurință în amestec și are ca rezultat o reactivitate puternică cu alte substanțe, deoarece sare între anioni. Acest acid este atât de puternic încât trebuie depozitat în recipiente acoperite cu polimer de fluor special produse (adepții avizi ai filmelor extraterestre cred că sângele străin acid este un acid pe bază de fluor).un alt acid puternic, numit „acid magic”, este un amestec de pentafluorură de antimoniu și acid fluorosulfonic. Acest acid este atât de puternic încât reacționează chiar și cu hidrocarburile inerte găsite în lumânările de ceară., Deoarece ceara este un compus atât de stabil, este o realizare impresionantă de a iniția o reacție cu ea, să nu mai vorbim de dizolvarea completă a acesteia. Se spune că cercetătorii care au descoperit acest fenomen au crezut că este un truc magic, deoarece se credea imposibil ca orice acid să dizolve o lumânare.
rezistența acidă a multor superacizi provine din această capacitate de a face protoni disponibili pentru reacție. În acizii pe bază de apă, protonii sunt hidratați și astfel sunt stabilizați de moleculele de apă din jur., Cu toate acestea, în superacide, acești protoni sunt expuși, fără nimic în jur pentru a le stabiliza, ducând la reactivitate extremă și mobilitate de protoni.
Ce aplicații pot fi aplicate superacidelor?această proprietate extrem de reactivă a protonilor într-un superacid oferă o utilitate atât de puternică. Având în vedere că superacidele își pot forma propriul solvent sau pot fi utilizate în solvenți organici, ele pot fi aplicate la multe reacții diferite în comparație cu solvenții pe bază de apă. De exemplu, acizii nu reacționează de obicei cu hidrocarburi, cum ar fi ceara sau uleiul de petrol, dar superacizii pot., Superacids pauză de hidrocarburi în încărcată pozitiv hidrocarburi cationi, care pentru scurt timp exista ca intermediari înainte de a fi modificat prin continuarea reacții chimice.în plus, această caracteristică puternică de donare de protoni a superacidelor oferă o bază bună pentru studiul intermediarilor de carbocare. Aceste molecule sunt extrem de reactive și instabile, astfel încât studierea lor în orice mod semnificativ este dificilă. Prin amestecarea lor cu superacizi, ele devin oarecum stabile și pot fi examinate mai îndeaproape pentru a explica modul în care o hidrocarbură poate fi transformată într-una mai utilă.,cercetarea continuă a hidrocarburilor și carbocării este susținută de industria chimică, în care superacizii sunt o componentă comună. Industria petrochimică folosește superacids drept catalizatori pentru primar cracare termică pentru a produce de înaltă cifră octanică de gaze fracțiuni, în timp ce industria de polimer folosește superacids în producția de înaltă densitate polimeri și ca un catalizator pentru o serie de reacții, inclusiv de esterificare, izomerizare, alchilare, și de polimerizare., Această gamă largă de aplicații rămâne domenii active de cercetare pe măsură ce aflăm mai multe despre valoarea superacizilor ca catalizatori puternici într-o varietate de reacții chimice.chiar dacă superacizii sunt extrem de periculoși și au potențialul de a fi un pericol toxic pentru mediu, aceste soluții testează limitele chimiei organice, permițând avansarea cercetării ionilor de carbon și contribuind la ingineria chimică.,dacă doriți să aflați mai multe despre acizii anorganici disponibili în cantități de cercetare de la Alfa Aesar, vizitați paginile acizi anorganici sau contactați-ne.