Die stärkste Säure der Welt – die Supersäuren

Die stärkste Säure der Welt ist Fluorantimonsäure, eine der Supersäuren. Supersäuren sind so stark, dass sie nicht einmal mit den normalen pH- oder pKA-Skalen gemessen werden. Hier ist ein Blick auf Fluorantimonsäure und andere Supersäuren und wie sie funktionieren.

Was sind Supersäuren?

Eine Supersäure ist eine starke Säure mit einem Säuregehalt, der größer ist als der von reiner Schwefelsäure. Chemiker beschreiben die Supersäurestärke mit der Hammett-Säurefunktion (H0) oder anderen speziellen Säurefunktionen, da die pH-Skala nur für verdünnte wässrige Lösungen gilt.

Funktionsweise von Supersäuren

Viele Supersäuren entstehen durch Mischen einer Brønsted-Säure und einer Lewis-Säure. Die Lewis-Säure bindet und stabilisiert das durch Dissoziation der Brønsted-Säure gebildete Anion. Dies entfernt einen Protonenakzeptor und macht die Säure zu einem besseren Protonendonor.

Sie können hören, dass Supersäuren „nackte“ oder „ungebundene“ Protonen haben, aber das ist nicht wahr. Die Säure spendet Protonen an Substanzen, die sie normalerweise nicht akzeptieren, aber zunächst sind die Protonen an Moleküle in der Säure gebunden und schwimmen nicht frei. Diese Protonen bewegen sich jedoch schnell zwischen einem Protonenakzeptor und dem nächsten. Was passiert ist, dass die Supersäure ein extrem schlechter Protonenakzeptor ist. Es ist also einfacher für ein Proton, sich an die andere Substanz zu binden, als zur Säure zurückzukehren.

Stärkste Säure der Welt

Die stärkste Säure der Welt ist die Supersäure Fluorantimonsäure (HSbF6). Es ist über eine Milliarde Mal stärker als reine Schwefelsäure. Mit anderen Worten, Fluorantimonsäure spendet Protonen etwa eine Milliarde Mal besser als Schwefelsäure.

Das Mischen gleicher Mengen Fluorwasserstoff (HF) und Antimonpentafluorid (HSbF6) ergibt die stärkste Fluorantimonsäure, aber auch andere Mischungen ergeben eine Supersäure.
HF + SbF5 → H+ SbF6-

Fluorantimonsäure ist böses Zeug. Es ist stark ätzend und setzt giftige Dämpfe frei. Es zersetzt sich explosionsartig in Wasser und findet daher nur in Flusssäurelösungen Verwendung. Fluoroantimonic Säure zersetzt sich mit Hitze, um Fluorwasserstoffgas freizugeben. Die Säure protoniert Glas, die meisten Kunststoffe und menschliches Gewebe.

Die Carboransäuren

Fluorantimonsäure resultiert aus einem Säuregemisch, die Carboransäuren sind jedoch Solosäuren. Das H0 der Carboransäuren beträgt mindestens -18, aber die Art des Säuremoleküls macht es schwierig, seine Stärke zu berechnen. Carboransäuren können sogar stärker sein als Fluorantimonsäure. Sie sind die einzigen Säuren, die C60 und Kohlendioxid protonieren können. Trotz ihrer Stärke sind die Carboransäuren nicht korrosiv. Sie verbrennen keine Haut und können in normalen Behältern aufbewahrt werden.

Liste der Supersäuren

Supersäuren haben einen Säuregehalt größer als Schwefelsäure, die eine Hammett-Aktivität von -11,9 (H0 = -11,9) aufweist. Supersäuren haben also H0 < -12. Der pH-Wert von 12M Schwefelsäure ist unter Verwendung der Henderson-Hasselbalch-Gleichung negativ. Während die Gleichung Annahmen verwendet, die nicht für Supersäuren gelten, könnte man sagen, dass die Supersäuren alle negative pH-Werte haben.

Wie werden Supersäuren gespeichert?

Es gibt kein einheitliches Behältermaterial für die Supersäuren. Es ist sicher, Carboransäuren in Glas zu lagern. Fluorschwefelsäure und Fluorantimonsäure fressen sich durch Glas und normalen Kunststoff. Sie benötigen Polytetrafluorethylen (Teflon) -Behälter. Die Kombination von Kohlenstoff mit Fluor schützt vor Säureangriff.

Verwendung der stärksten Säuren

Warum sollte jemand eine so starke Säure verwenden, geschweige denn eine so giftige und ätzende wie Fluorantimonsäure? Diese Säuren werden nicht im täglichen Leben oder sogar in einem normalen Chemielabor verwendet. Vielmehr finden sie Verwendung in der organischen Chemie und der chemischen Technik, um Verbindungen zu protonieren, die normalerweise keine Protonen akzeptieren. Sie sind auch nützlich, weil sie in Lösungsmitteln neben Wasser arbeiten.

Supersäuren sind Katalysatoren in der Petrochemie. Feste Formen von Säuren alkylieren Benzol mit Propen und Ethen und acylieren Chlorbenzol. Reaktionen wie diese helfen, Benzin mit hoher Oktanzahl herzustellen und Kunststoffe zu synthetisieren. Supersäuren werden verwendet, um Sprengstoffe herzustellen, Ether und Olefine herzustellen, Glas zu ätzen, Kohlenwasserstoffe zu isomerisieren und Carbokationen zu stabilisieren.