Superkwas – kwas (lub mieszanina kwasów) o wyjątkowo dużej mocy. Najczęściej przyjmuje się, że superkwas to układ kwasowy, który posiada w danych warunkach większą kwasowość niż 100% kwasu siarkowego[1] lub w przypadku kwasów Lewisa – od pentafluorku antymonu (SbF
5)[2]. Termin dotyczy zazwyczaj układów niewodnych, a do porównywania mocy superkwasów stosuje się funkcję kwasowości Hammetta H0.
Termin „superkwas” został zaproponowany przez Jamesa Bryanta Conanta w 1927 r. Z superkwasami związana jest jedna z Nagród Nobla z chemii, przyznana George’owi A. Olahowi w 1994 r. Stosował on kwas magiczny (mieszaninę pentafluorku antymonu (SbF
5) i kwasu fluorosiarkowego) do generowania trwałych karbokationów, czym dowiódł ich istnienia.
Jednym z najmocniejszych znanych współcześnie kwasów jest kwas fluoroantymonowy, który jest mieszaniną kwasu fluorowodorowego (HF) i pentafluorku antymonu. W układzie tym kwas fluorowodorowy dysocjuje z wydzieleniem jonów H+
i F−
. Jon fluorkowy szybko koordynuje do pentafluorku antymonu tworząc bardzo trwały anion (SbF−
6), który jest bardzo słabym nukleofilem i zasadą. Na skutek tego w mieszaninie pojawia się bardzo wysokie stężenie kationu H
2F+
, znacznie silniejszego donora protonów niż wyjściowy HF. W zależności od proporcji składników, kwas fluoroantymonowy może być miliardy razy mocniejszy od 100% kwasu siarkowego (według skali Hammetta).
Przykłady superkwasów
- fluorowodór + pentafluorek antymonu - kwas fluoroantymonowy
- mieszaniny fluorowodoru z innymi kwasami Lewisa np. BF
3 (czysty HF jest nieco słabszy niż 100% H
2SO
4) - kwas fluorosiarkowy
- kwas fluorosiarkowy + pentafluorek antymonu – kwas magiczny
- kwas trifluorometanosulfonowy
- kwas karboranowy
- kwas nadchlorowy
- kwas pirosiarkowy – oleum
- bromek glinu – w formie stopionej (kwas Lewisa)
Zobacz też
Przypisy
- ↑ superacid, [w:] A.D. McNaught, A. Wilkinson, Compendium of Chemical Terminology (Gold Book), S.J. Chalk (akt.), International Union of Pure and Applied Chemistry, wyd. 2, Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1997, DOI: 10.1351/goldbook.S06135, ISBN 0-9678550-9-8 (ang.).
- ↑ Lutz Greb, Lewis Superacids: Classifications, Candidates, and Applications, „Chemistry – A European Journal”, 24 (68), 2018, s. 17881–17896, DOI: 10.1002/chem.201802698 [dostęp 2024-01-23] (ang.).