Siêu acid

Acid và base
Acid Phản ứng acid–base Độ mạnh của acid Hàm acid Lưỡng tính Base Dung dịch đệm Hằng số phân ly Hóa học cân bằng Chiết Hàm acid Hammett pH Ái lực proton Sự tự điện ly của nước Chuẩn độ Xúc tác acid Lewis
Các dạng acid
Brønsted–Lowry Lewis Acceptor Vô cơ Hữu cơ Mạnh Siêu acid Yếu Rắn
Các dạng base
Brønsted–Lowry Lewis Donor Hữu cơ Mạnh Siêu base Phi nucleophil Yếu
x t s

Trong hóa học, một siêu acid (theo định nghĩa ban đầu) là một acid có độ acid lớn hơn acid sulfuric (H
2SO
4) nguyên chất 100%,^[1] có hàm acid Hammett (H₀) là −12. Theo định nghĩa hiện đại, một siêu acid là một môi trường trong đó chemical potential của proton cao hơn acid sulfuric nguyên chất.^[2] Các siêu acid có bán trên thị trường bao gồm acid triflic (CF
3SO
3H) (viết tắt của acid trifluoromethanesulfonic), và acid fluorosulfuric (HSO
3F), cả hai đều mạnh hơn khoảng 1.000 lần (tức là có giá trị H₀ âm hơn) so với acid sulfuric. Hầu hết các siêu acid mạnh được điều chế bằng cách kết hợp acid Lewis mạnh và acid Brønsted mạnh. Một siêu acid mạnh thuộc loại này là acid fluoroantimonic. Một nhóm siêu acid khác, nhóm acid carboran, chứa một số acid mạnh nhất đã được biết đến.

Ví dụ

Các giá trị sau đây biểu thị hàm acid Hammett đối với một số siêu acid, mạnh nhất là acid fluoroantimonic.^[3] Độ acid tăng được biểu thị bằng các giá trị nhỏ hơn (trong trường hợp này là âm hơn) của H₀.

• Acid fluoroantimonic (HF:SbF₅, H₀ = −28).
• Acid magic (HSO₃F:SbF₅, H₀ = −23).
• Acid triflidic (CH(CF₃SO₂)₃, H₀ = −18,6).
• Các acid carboran (H(HCB₁₁X₁₁), H₀ ≤ −18, được xác định gián tiếp và phụ thuộc vào các substituent).
• Acid fluoroboric (HF:BF₃, H₀ = −16,6).
• Acid bistriflimidic (NH(CF₃SO₂)₂, H₀ = −15,8.^[4] Giá trị ước tính được tính từ giá trị pK_a trong 1,2-dichloroethan so với acid triflic).
• Acid fluorosulfuric (FSO₃H, H₀ = −15,1).
• Hydro fluoride (HF, H₀ = −15,1).^[5]
• Acid triflic (HOSO₂CF₃, H₀ = −14,9).
• Oleum (SO₃:H₂SO₄, H₀ = −14,5).^[6]
• Acid perchloric (HClO₄, H₀ = −13).
• Acid sulfuric (H₂SO₄, H₀ = −11,9).

Xem thêm

• Siêu base

Tham khảo

1. Hall NF, Conant JB (1927). “A Study of Superacid Solutions”. Journal of the American Chemical Society. 49 (12): 3062–70. doi:10.1021/ja01411a010.
2. Himmel D, Goll SK, Leito I, Krossing I (2010). “A Unified pH Scale for All Phases”. Angew. Chem. Int. Ed. 49 (38): 6885–6888. doi:10.1002/anie.201000252. PMID 20715223.
3. Gillespie, R. J.; Peel, T. E. (1 tháng 8 năm 1973). “Hammett acidity function for some superacid systems. II. Systems sulfuric acid-[fsa], potassium fluorosulfate-[fsa], [fsa]-sulfur trioxide, [fsa]-arsenic pentafluoride, [sfa]-antimony pentafluoride and [fsa]-antimony pentafluoride-sulfur trioxide”. Journal of the American Chemical Society. 95 (16): 5173–5178. doi:10.1021/ja00797a013. ISSN 0002-7863.
4. Fuller, Maurice (2022). Coordination Chemistry and its Application (PDF). Bibliotex. tr. 45, 46.
5. Liang, Joan-Nan Jack (1976). The Hammett Acidity Function for Hydrofluoric Acid and some related Superacid Systems (Ph.D. Thesis, advisor: R. J. Gillespie) (PDF). Hamilton, Ontario: McMaster University. tr. 109.
6. Olah, George (2009). SUPERACID CHEMISTRY (PDF). John Wiley & Sons, Inc. tr. 47.