Čo je najsilnejšia superkyselina na svete?

Čo potrebujete vedieť o kyseline fluórantimónovej

Toto je dvojrozmerná chemická štruktúra kyseliny fluórantimónovej, najsilnejšej superkyseliny. DIZAJN LAGUNA / Getty Images

Možno si myslíte, že kyselina v mimozemskej krvi v populárnom filme je dosť pritiahnuté za vlasy, ale pravdou je, že je tam kyselina, ktorá je ešte viac korozívny ! Prečítajte si o najsilnejšej superkyseline tohto slova: kyseline fluórantimónovej.

Najsilnejšia superkyselina

Svetové najsilnejšia superkyselina je kyselina fluórantimónová, HSbF₆. Vzniká zmiešaním fluorovodíka (HF) a fluoridu antimonitého (SbF₅). Rôzne zmesi produkujú superkyselinu, ale zmiešaním rovnakých pomerov týchto dvoch kyselín vzniká najsilnejšia superkyselina známa človeku.

Vlastnosti superkyseliny kyseliny fluoroantimónovej

• Rýchlo a výbušne rozkladá sa pri kontakte s vodou. Kvôli tejto vlastnosti sa kyselina fluórantimónová nemôže použiť vo vodnom roztoku. Používa sa iba v roztoku kyseliny fluorovodíkovej.
• Uvoľňuje vysoko toxické výpary. Keď sa teplota zvýši, kyselina fluórantimónová sa rozkladá a vytvára plynný fluorovodík (kyselinu fluorovodíkovú).
• Kyselina fluoroantimónová je 2×10¹⁹(20 kvintiliónov) krát silnejší ako 100 %kyselina sírová. Kyselina fluórantimónová má H₀(Hammettova funkcia kyslosti) hodnota -31,3.
• Rozpúšťa sklo a mnoho iných materiálov a protonáty takmer všetky organické zlúčeniny (ako všetko vo vašom tele). Táto kyselina sa skladuje v PTFE (polytetrafluóretylénových) nádobách.

Načo sa to používa?

Ak je to tak toxické a nebezpečné , prečo by niekto chcel mať kyselinu fluoroantimónovú? Odpoveď spočíva v jeho extrémnych vlastnostiach. Kyselina fluórantimónová sa používa v chemické inžinierstvo a organická chémia protonovať organické zlúčeniny bez ohľadu na ich rozpúšťadlo. Napríklad kyselina sa môže použiť na odstránenie H_dvaz izobutánu a metánu z neopentánu. Používa sa ako katalyzátor alkylácií a acylácií v petrochémii. Superkyseliny sa vo všeobecnosti používajú na syntézu a charakterizáciu karbokatiónov.

Reakcia medzi kyselinou fluorovodíkovou a fluoridom antimonitým

Reakcia medzi fluorovodík a pentrafluorid antimonitý, ktorý tvorí kyselinu fluórantimónovú exotermický .

HF + SbF₅→ H⁺SbF₆^-

Vodíkový ión (protón) sa viaže na fluór veľmi slabou dipolárnou väzbou. Slabá väzba zodpovedá za extrémnu kyslosť kyseliny fluórantimónovej, čo umožňuje protónu preskakovať medzi klastrami aniónov.

Čo robí z kyseliny fluoroantimónovej superkyselinu?

Superkyselina je akákoľvek kyselina, ktorá je silnejšia ako čistá kyselina sírová, H_dvaSO₄. Silnejšia znamená, že superkyselina daruje viac protónov alebo vodíkových iónov vo vode alebo má Hammetovu funkciu kyslosti H₀nižšie ako -12. Hammetova funkcia kyslosti pre kyselinu fluórantimónovú je H₀= -28.

Iné superkyseliny

Ďalšie superkyseliny zahŕňajú karboránové superkyseliny [napr. H(CHB_jedenásťCl_jedenásť)] a kyselina fluórsírová (HFSO₃). Karboránové superkyseliny možno považovať za najsilnejšiu sólovú kyselinu na svete, pretože kyselina fluórantimónová je v skutočnosti zmesou kyseliny fluorovodíkovej a fluoridu antimonitého. Carborane má a Hodnota pH -18 . Na rozdiel od kyseliny fluórsírovej a kyseliny fluórantimónovej sú karboranové kyseliny také nekorozívne, že sa s nimi dá manipulovať aj na holej pokožke. Teflón, nepriľnavý povlak, ktorý sa často nachádza na riade, môže obsahovať karborant. Karboránové kyseliny sú tiež pomerne zriedkavé, takže je nepravdepodobné, že by sa študent chémie stretol s jednou z nich.

Najsilnejšie superkyseliny kľúčové

• Superkyselina má kyslosť vyššiu ako čistá kyselina sírová.
• Najsilnejšou superkyselinou na svete je kyselina fluórantimónová.
• Kyselina fluoroantimónová je zmesou kyseliny fluorovodíkovej a fluoridu antimonitého.
• Karbonánové superkyseliny sú najsilnejšie sólo kyseliny.

Ďalšie referencie

• Hall NF, Conant JB (1927). „Štúdia superkyselinových roztokov“. Journal of the American Chemical Society . 49 (12): 3062–, 70. doi: 10.1021/ja01411a010
• Herlem, Michel (1977). 'Sú reakcie v superkyselinových médiách spôsobené protónmi alebo silnými oxidačnými druhmi, ako je SO3 alebo SbF5?'. Čistá a aplikovaná chémia . 49: 107-113. doi: 10,1351/pac197749010107