Superacid [1] (sau superacid [2] ) este o substanță sau un amestec de substanțe al căror parametru de aciditate depășește aciditatea acidului sulfuric 100% . În acest caz, parametrul de aciditate este considerat capacitatea unui acid de a protona o bază arbitrară și, de fapt, coincide cu funcția de aciditate . Pentru acid sulfuric 100%, parametrul de aciditate este H 0 = -11,93 . Prezența apei reduce aciditatea superacizilor, deoarece în prezența apei puterea acidului este limitată de aciditatea ionului hidroniu H 3 O + .
Termenul superacid (utilizat în literatura de limba engleză) a fost introdus de James Conant în 1927 pentru a clasifica acizii care sunt mai puternici decât acizii minerali obișnuiți . În 1994, George Ola a primit Premiul Nobel [3] pentru cercetările sale asupra superacizilor și aplicațiile acestora în observarea directă a carbocationilor .
Acidul magic și -a primit numele pentru capacitatea sa excepțională de a dizolva ceara. Este un amestec de pentafluorura de antimoniu , care este un acid Lewis , si acid fluorosulfonic , un acid Bronsted . Unul dintre cele mai puternice sisteme superacide este acidul hexafluoroantimonic , un amestec de acid fluorhidric și pentafluorura de antimoniu . În acest sistem, acidul fluorhidric eliberează un proton (H + ), iar baza conjugată (F - ) este izolată printr-o legătură de coordonare cu pentafluorura de antimoniu . Acesta formează un anion octaedric mare (SbF 6 - ), care este un nucleofil foarte slab și o bază foarte slabă . Devenind „liber”, protonul provoacă supraaciditatea sistemului. Acidul fluoroantimonic este de 2⋅10 de 19 ori mai puternic decât acidul sulfuric 100% .
Pentru a caracteriza aciditatea substanțelor în medii neapoase, se utilizează funcția de aciditate Hammett H 0 . Sunt cunoscute lichide pentru care H0 este mai negativ decât pentru soluțiile apoase concentrate de acizi foarte puternici, cum ar fi HNO3 , H2SO4 . Aceste lichide se numesc superacide. Exemple: 100% H2S04 ( H0 = -12 ), acid fluorosulfonic anhidru HSO3F ( H0 = -15 ) , amestec de HF și SbF5 ( H0 = -28 ) , 7 % soluție SbF5 în HSO 3 F ( H 0 \u003d -19,4 ). Un amestec echimolar de HSO 3 F și SbF 5 se numește „ acid magic ”. Supraaciditatea se datorează slăbiciunii excepționale a interacțiunii cu protonul anionilor corespunzători (HSO 4 - , SbF 6 - etc.). Într-un mediu de superacizi, sunt protonate substanțe care de obicei nu prezintă proprietăți de bază, în special hidrocarburile. Acest fenomen este utilizat în practică, în principal în sinteza organică ( alchilare Friedel-Crafts , hidrogenarea uleiului etc.).
Superacizii simpli includ acizi trifluormetansulfonic ( CF3S03H ), clor , clorosulfonic , pentafluoretansulfonic , fluorosulfonic ( FSO3H ) . În multe cazuri, superacidul nu este un singur compus, ci un amestec de compuși combinați pentru a obține o aciditate ridicată.
Acidul carboranic este unul dintre cei mai puternici acizi disponibili în sticle. Este de un milion de ori mai puternic decât acidul sulfuric concentrat. Creat la Universitatea din California ( SUA ) cu participarea angajaților Institutului de Cataliză din Filiala Siberiană a Academiei Ruse de Științe ( Novosibirsk ). Cel mai puternic superacid dintre toate, în acest moment, este acidul carboranoic fluorurat .
Cel mai puternic acid cunoscut dintre toate sistemele este ionul de hidrură de heliu , dar acest sistem nu poate fi stocat în nicio cantitate apreciabilă.
Superacizii Lewis includ majoritatea pentafluorurilor de metal și trifluorura de bor .