Acide magique

Acide magique
Composants de « l'acide magique ».
Identification
Nom UICPA	acide fluorosulfurique - pentafluoro-λ5-stibane (1:1)
N^o CAS	23854-38-8
N^o ECHA	100.041.727
N^o CE	245-915-8
Propriétés chimiques
Formule	HF6O3SSbH[SbF5OSO2F]
Masse molaire[1]	316,822 ± 0,007 g/mol H 0,32 %, F 35,98 %, O 15,15 %, S 10,12 %, Sb 38,43 %,
pKa	−20
Précautions
SGH[2]
Danger H302, H314, H331, H411, P261, P273, P280, P305, P310, P338 et P351 H302 : Nocif en cas d'ingestion H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires H331 : Toxique par inhalation H411 : Toxique pour les organismes aquatiques, entraîne des effets à long terme P261 : Éviter de respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols. P273 : Éviter le rejet dans l’environnement. P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P305 : En cas de contact avec les yeux : P310 : Appeler immédiatement un CENTRE ANTIPOISON ou un médecin. P338 : Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer. P351 : Rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes.
Transport[2]
-    2922    Numéro ONU : 2922 : LIQUIDE CORROSIF, TOXIQUE, N.S.A. Classe : 8 Étiquette : 8 : Matières corrosives Emballage : Groupe d'emballage I : matières très dangereuses ;
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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L’acide magique est un superacide de formule HSO₃F·SbF₅ et de pK_a voisin de −20 résultant du mélange équimolaire d'acide fluorosulfurique HSO₃F et de pentafluorure d'antimoine SbF₅. On l'appelle « magique » en référence au fait que cet acide est suffisamment fort pour protoner les hydrocarbures, ce qui a été spectaculairement illustré par J. Lukas, un chercheur postdoctoral allemand de l'équipe du chimiste américain George A. Olah (prix Nobel de chimie 1994), qui est parvenu à dissoudre une bougie dans ce mélange.

Propriétés et réactions chimiques

Un mélange HSO₃F - SbF₅ 1:1 conduit à l'espèce chimique HSO₃F·SbF₅, qui s'ionise presque totalement en H^+ et [SbF₅OSO₂F]^− :

HSO₃F·SbF₅ → H^+ + SbF₆^− + SO₃

avec un pK_a inférieur à -20[3] (par comparaison, celui de l'acide sulfurique à 100 % est de l'ordre de -3).

Au contact de l'eau, l'acide magique s'hydrolyse de façon explosive en acide sulfurique H₂SO₄ et acide fluoroantimonique HSbF₆, ce dernier étant le plus fort des superacides connus :

HSO₃F·SbF₅ + H₂O → H₂SO₄ + HSbF₆

Olah et al. ont publié en mai 1968 la conversion du méthane CH₄ en carbocation tert-butyle C^+(CH₃)₃ par l'acide magique à 140 °C[4]. La réaction commence par la protonation du méthane en méthanium CH₅^+, qui se dissocie immédiatement en hydrogène H₂ et méthylium CH₃^+, ce dernier réagissant à son tour avec le méthane restant :

CH₄ + H^+ → CH₅^+

CH₅^+ → H₂ + CH₃^+

CH₃^+ + 3 CH₄ → C^+(CH₃)₃ + 3 H₂

Références

1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
2. SIGMA-ALDRICH
3. (en) University of Memphis, Department of Chemistry – novembre 2010 « Section 8 Sykes CH5 electron deficient centers. » CHEM 43-6311, page 1.
4. (en) George A. Olah, Richard H. Schlosberg, « Chemistry in super acids. I. Hydrogen exchange and polycondensation of methane and alkanes in FSO₃H-SbF₅ ("magic acid") solution. Protonation of alkanes and the intermediacy of CH₅^+ and related hydrocarbon ions. The high chemical reactivity of "paraffins" in ionic solution reactions », Journal of the American Chemical Society, vol. 90, n^o 10,‎ mai 1968, p. 2726-2727 (lire en ligne)
   DOI 10.1021/ja01012a066

Voir aussi

Articles connexes

• Superacide
• Liste d'acides

Liens externes

• (en) University of Southern California – 8 décembre 1994 « My search for carbocations and their role in chemistry, » par George A. Olah à l'occasion de son prix Nobel.
• (en) George A. Olah, « Crossing Conventional Boundaries in Half a Century of Research », Journal of Organic Chemistry, vol. 70, n^o 7,‎ 2005, p. 2413-2429 (lire en ligne)
  DOI 10.1021/jo040285o