Суперкислота

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

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 100% серной кислоты параметр кислотности составляет H0=-12,2. Наличие воды снижает кислотность сверхкислот, так как в присутствии воды сила кислоты ограничивается кислотностью иона гидроксония H3O+.

История[править | править вики-текст]

Термин суперкислота введён Джеймсом Конантом в 1927 году для классификации более сильных кислот, чем обычные минеральные кислоты. В 1994 году Джордж Ола был удостоен Нобелевской премии за своё исследование суперкислот и их применения в прямом наблюдении карбкатионов.

Магическая кислота получила своё название за исключительную способность растворять воск. Она является смесью пентафторида сурьмы, кислоты Льюиса и фторсульфоновой кислотыкислоты Брёнстеда. Сильнейшей суперкислотной системой является гексафторсурьмяная 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.

Химические свойства[править | править вики-текст]

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 = −28), 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.).

Протонные суперкислоты[править | править вики-текст]

Основная статья: Протонные суперкислоты

Простые суперкислоты включают трифторметансульфоновую (CF3SO3H), хлорную , хлорсульфоновую, пентафторэтансульфоновую, фторсульфоновую (FSO3H) кислоты. Во многих случаях суперкислота является не одиночным соединением, а смесью соединений, совмещаемых для достижения высокой кислотности.

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).

Сверхкислоты Льюиса[править | править вики-текст]

К сверхкислотам Льюиса относятся большинство пентафторидов металлов и трифторид бора.

Внешние ссылки[править | править вики-текст]