Суперкислота (или сверхкислота) — вещество или смесь, параметр кислотности которой превышает кислотность 100%-ой серной кислоты. В данном случае параметр кислотности принимается как способность кислоты протонировать произвольное основание и фактически совпадает с Функцией кислотности. Для серной кислоты параметр кислотности составляет H0=-12,2.
Простые суперкислоты включают трифторметансульфоновую (CF3SO3H) и фторсульфоновую (FSO3H) кислоты; обе примерно в тысячу раз сильнее серной. Во многих случаях суперкислота является не одиночным соединением, а системой соединений, совмещаемых для достижения высокой кислотности.
Содержание |
Термин суперкислота введён Джеймсом Конантом в Нобелевской премии за своё исследование суперкислот и их применения в прямом наблюдении карбкатионов.
«Волшебная кислота». Она получила своё название за исключительную способность растворять воск. Она является смесью пентафторида сурьмы, кислоты Льюиса и фторсульфоновой кислоты, кислоты Брёнстеда. Сильнейшей суперкислотной системой на текущий момент является фторсурьмяная кислота, смесь плавиковой кислоты и пентафторида сурьмы. В этой системе плавиковая кислота выделяет протон (H+), а сопряжённое основание (F−) изолируется координационной связью с пентафторидом сурьмы. Так образуется большой октаэдрический анион (SbF6−), являющийся очень слабым нуклеофилом и очень слабым основанием. Став «свободным», протон обусловливает сверхкислотность системы. Фторсурьмяная кислота в 2·1019 раз сильнее 100%-ой серной кислоты. См. также сверхоснование.
Карборановая кислота — самая сильная кислота (суперкислота) из тех, которые можно хранить в бутылках. Она в миллион раз сильнее концентрированной серной кислоты. Создана в университете Калифорнии (США) при участии сотрудников Института катализа СО РАН (Новосибирск).
Для характеристики кислотности веществ в неводных средах используют функцию кислотности Гаммета Н0. Известны жидкости, для которых Н0 более отрицательна, чем для концентрированных водных растворов очень сильных кислот, таких, как HNO3, Н2SO4. Эти жидкости называются сверхкислотами. Примеры: 100%-ная H2SO4 (H0 = −12), безводная фторсульфоновая кислота HSO3F (H0 = −15), смесь HF и SbF5, (H0 = −17), 7%-ный раствор SbF5 в HSO3F (Н0 = −19,4). Эквимолярную смесь HSO3F и SbF5 называют «магической кислотой». Сверхкислотность обусловлена исключительной слабостью взаимодействия с протоном соответствующих анионов (HSO4−, SbF6− и др.). В среде сверхкислот протонируются вещества, обычно не проявляющие основных свойств, в частности углеводороды. Это явление используют на практике, преимущественно в органическом синтезе (алкилирование по Фриделю — Крафтсу, гидрирование нефти и др.).
Основная статья: Протонные суперкислоты
| Это заготовка статьи по химии. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. |
Суперкислота.