世界最強の酸 – スーパーアシッド

世界で最も強い酸は、超酸の 1 つであるフルオロアンチモン酸です。超酸は非常に強力で、通常の pH や pKA では測定できません スケール。ここでは、フルオロアンチモン酸やその他の超強酸と、それらがどのように機能するかについて説明します。

超酸とは?

超酸は、純粋な硫酸よりも酸性度が高い強酸です。化学者はハメット酸度関数 (H₀ ) または他の特別な酸度関数.

超酸の働き

ブレンステッド酸とルイス酸を混合すると、多くの超酸が形成されます。ルイス酸は、ブレンステッド酸の解離によって形成された陰イオンに結合して安定化します。これによりプロトン受容体が除去され、酸がより優れたプロトン供与体になります。

超酸には「裸の」または「結合していない」陽子があると聞くかもしれませんが、これは真実ではありません.酸は、通常は陽子を受け入れない物質に陽子を供与しますが、最初は陽子は酸内の分子に結合し、自由に浮遊しません。ただし、これらの陽子は、ある陽子受容体と次の陽子受容体の間を急速に移動します。何が起こるかというと、超酸は非常に貧弱な陽子受容体です。したがって、陽子は酸に戻る​​よりも他の物質に付着する方が簡単です。

世界最強の酸

世界最強の酸は、フルオロアンチモン酸 (HSbF₆) と呼ばれる超酸です。 ）。純粋な硫酸の10億倍以上の強度があります。言い換えれば、フルオロアンチモン酸は、硫酸より約 10 億倍優れたプロトンを供与します。

フッ化水素（HF）と五フッ化アンチモン（HSbF₆）を等量混合 ) は最も強力なフルオロアンチモン酸を生成しますが、他の混合物も超酸を生成します。

HF + SbF₅ → H SbF₆

フルオロアンチモン酸は厄介なものです。腐食性が高く、有毒な蒸気を放出します。水中で爆発的に分解するため、フッ化水素酸溶液でしか使用できません。フルオロアンチモン酸は熱分解してフッ化水素ガスを発生します。酸は、ガラス、ほとんどのプラスチック、および人間の組織をプロトン化します。

カルボラン酸

フルオロアンチモン酸は酸の混合物から生じるが、カルボラン酸 [例えば、H(CHB₁₁ Cl₁₁ )] は単独の酸です。 H₀ カルボラン酸の少なくとも-18ですが、酸分子の性質により、その強度を計算することは困難です.カルボラン酸は、フルオロアンチモン酸よりも強力な場合があります。これらは C₆₀ をプロトン化できる唯一の酸です そして二酸化炭素。その強度にもかかわらず、カルボラン酸は腐食性ではありません。皮膚を火傷せず、通常の容器に保管できます。

超酸のリスト

超酸は硫酸よりも酸性度が高く、硫酸のハメット活性は -11.9 (H₀ =-11.9)。つまり、超酸は H₀ を持っています <-12。 Henderson-Hasselbalch 式を使用すると、12M 硫酸の pH は負です。この式は超酸には当てはまらない仮定を使用していますが、超酸はすべて負の pH 値を持っていると言えます。

超酸はどのように保存されますか?

超酸には万能の容器材料はありません。カルボラン酸をガラスに保存しても安全です。フルオロ硫酸とフルオロアンチモン酸は、ガラスと通常のプラスチックを侵食します。ポリテトラフルオロエチレン (テフロン) 容器が必要です。炭素とフッ素の組み合わせにより、酸の攻撃から保護されます。

最強の酸の使用

フルオロアンチモン酸のような有毒で腐食性の酸はなおさら、なぜこのような強酸を使用するのでしょうか?これらの酸は、日常生活や通常の化学実験室では使用されません。むしろ、有機化学や化学工学において、通常はプロトンを受け入れない化合物をプロトン化するために使用されます。また、水以外の溶媒でも機能するので便利です。

超酸は石油化学の触媒です。固体の酸は、ベンゼンをプロペンとエテンでアルキル化し、クロロベンゼンをアシレートします。このような反応は、オクタン価の高いガソリンの生成やプラスチックの合成に役立ちます。超酸は、爆発物の製造、エーテルとオレフィンの製造、ガラスのエッチング、炭化水素の異性化、カルボカチオンの安定化に使用されます。

参考文献

• ゴーシュ、アビク; Berg、Steffen（2014）。 無機化学の矢押し:典型元素の化学への論理的アプローチ . ワイリー。
• ホール、N.F.;コナント、JB（1927）。 「超酸溶液の研究」。 アメリカ化学会誌 . 49 (12):3047-3061. doi:10.1021/ja01411a010
• ハメット L. P. (1940)。 物理有機化学 .ニューヨーク:マグロウヒル
• ハーレム、ミシェル (1977)。 「プロトンまたは SO₃ などの強力な酸化種による超酸性媒体での反応ですか? または SbF₅ ？」。 純粋化学と応用化学 . 49:107–113. doi:10.1351/pac197749010107