Суперкислоти

Суперкисло́ти[1][2][3][4] — речовини або суміш речовин, параметр кислотності яких перевищує кислотність 100% сульфатної кислоти.[5] У цьому випадку параметр кислотності приймається як здатність кислоти протонувати довільну основу і фактично збігається з функцією кислотності Гаммета.

Отже суперкислоти мають від'ємне значення pKa. Для розділення їх сили використовують функцію кислотності Гаммета — .[6]

Хімізм

Для сульфатної кислоти параметр кислотності становить H0 — 12,2. Прості суперкислоти до яких належать, наприклад, трифторметансульфонова (CF3SO3H) і фторсульфонова (FSO3H) кислоти приблизно в тисячу разів сильніші сульфатної. Ще сильнішою є фторантимонова кислота, що утворюється із пентафториду стибію (SbF5) та безводного фтороводню (HF). При комбінуванні HSO3F з SbF5 фактор кислотності збільшується у 103 рази. Ця суміш реагує навіть з алканами. Її називають «магічною кислотою» за властивість розчиняти віск.

Суперкислота є не окремою сполукою, а власне системою сполук, що суміщаються для досягнення високої кислотності. У водних розчинах однак не можна довести що кислота є суперкислотою, оскільки ступінь дисоціації не може бути більшим 100%. Це нівелюючий ефект води.

Історія

Термін суперкислота був введений Джеймсом Конантом у 1927 році для класифікації сильніших кислот, ніж звичайні мінеральні кислоти. У 1994 році Джордж Ола був удостоєний Нобелівської премії за своє дослідження суперкислот та їх застосування для прямого спостереження карбокатіонів (С+).

Примітки

  1. ↑ N. F. Hall, J. B. Conant: A Study of superacid solutions. I. The use of chloranil in glacial acetic acid and the strength of certain weak bases., in: J. Am. Chem. Soc. 1927, 49, 3047-3061; DOI:10.1021/ja01411a010.
  2. ↑ C. Janiak, T. M. Klapötke, H.-J. Meyer, E. Riedel, Moderne Anorganische Chemie, 2. Aufl., de Gruyter, Berlin, 2004.
  3. ↑ J. E. Huheey, E. Keiter, R. L. Keiter, Anorganische Chemie. Prinzipien von Struktur und Reaktivität, 3. Aufl., de Gruyter, Berlin, 2003.
  4. ↑ A. F. Holleman, E. Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 101. Aufl., de Gruyter, Berlin, 1995.
  5. ↑ R. J. Gillespie, T. E. Peel, E. A. Robinson: Hammett acidity function for some super acid systems. I. Systems H2SO4-SO3, H2SO4-HSO3F, H2SO4-HSO3Cl, and H2SO4-HB(HSO4)4, in: J. Am. Chem. Soc. 1971, 93, 5083-5087; DOI:10.1021/ja00749a021.
  6. ↑ L. P. Hammett, A. J. Deyrup: A series of simple basic indicators. I. The acidity functions of mixtures of sulfuric acid and perchloric acids with water., in: J. Am. Chem. Soc. 1932, 54, 2721–2739; DOI:10.1021/ja01346a015.