maailman vahvin happo on fluoriantimonihappo, joka on yksi superasideista. Superasidit ovat niin voimakkaita, ettei niitä edes mitata säännöllisillä pH-tai pKA-asteikoilla. Tässä on tarkastella fluoriantimonihappoa ja muita superasideja ja miten ne toimivat.
Mitä Superasidit Ovat?
Superhappo on vahva happo, jonka happamuus on suurempi kuin puhtaan rikkihapon. Kemistit kuvaavat superhappolujuutta Hammett-happamuusfunktion (H0) tai muiden erityisten happamuusfunktioiden avulla, koska pH-asteikko koskee vain laimeita vesiliuoksia.
miten Superasidit vaikuttavat
monet superasidit muodostuvat sekoittamalla Brønsted-happoa ja Lewis-happoa. Lewis-happo sitoutuu ja stabiloi Brønsted-hapon dissosiaatiossa muodostuneen anionin. Tämä poistaa protonin vastaanottajan, jolloin haposta tulee parempi protonin luovuttaja.
saatat kuulla superasideilla olevan” alastomia ”tai” sitoutumattomia ” protoneja, mutta tämä ei pidä paikkaansa. Happo luovuttaa protonit aineille, jotka eivät normaalisti hyväksy niitä, mutta aluksi protonit sitoutuvat hapon molekyyleihin eivätkä leiju vapaana. Nämä protonit liikkuvat kuitenkin nopeasti yhden protonin vastaanottajan ja seuraavan välillä. Superacid on erittäin huono protonien vastaanottaja. Protonin on siis helpompi kiinnittyä toiseen aineeseen kuin palata happoon.
Maailman vahvin happo
maailman vahvin happo on fluoriantimonihapoksi (HSbF6) kutsuttu Superhappo. Se on yli miljardi kertaa vahvempaa kuin puhdas rikkihappo. Toisin sanoen fluoriantimonihappo luovuttaa protoneja noin miljardi kertaa paremmin kuin rikkihappo.
sekoittamalla yhtä paljon vetyfluoridia (HF) ja antimonipentafluoridia (HSbF6) saadaan voimakkain fluoriantimonihappo, mutta myös muut seokset tuottavat superhappoa.
HF + SbF5 → H+ SbF6–
Fluoriantimonihappo on ikävää tavaraa. Se on erittäin syövyttävää ja vapauttaa myrkyllisiä höyryjä. Se hajoaa räjähdysmäisesti vedessä, joten sitä käytetään vain fluorivetyhappoliuoksissa. Fluoriantimonihappo hajoaa lämmön vaikutuksesta vapauttaen vetyfluoridikaasua. Happo protonoi lasia, useimpia muoveja ja ihmiskudosta.
Karboraanihapot
Fluoriantimonihappo syntyy happojen seoksesta, mutta karboraanihapot ovat soolohappoja. Karboraanihappojen H0 on vähintään -18, mutta happomolekyylin luonne vaikeuttaa sen vahvuuden laskemista. Karboraanihapot voivat olla jopa fluoriantimonihappoa vahvempia. Ne ovat ainoat hapot, jotka pystyvät protonoimaan C60: tä ja hiilidioksidia. Vahvuudestaan huolimatta karboraanihapot eivät ole syövyttäviä. Ne eivät polta ihoa ja niitä voi säilyttää tavallisissa astioissa.
luettelo Superasideista
Superasidien happamuus on suurempi kuin rikkihapon, jonka Hammett-aktiivisuus on -11,9 (H0 = -11,9). Superasideilla on siis H0 < -12. 12m rikkihapon pH on negatiivinen Hendersonin-Hasselbalchin yhtälön avulla. Vaikka yhtälö käyttää oletuksia, jotka eivät päde superasideihin, voisi sanoa, että superasideilla kaikilla on negatiivinen pH-arvo.
| nimi | Formula_365 > | H0 |
| Fluoriantimonihappo | HF:SbF5 | Between -21 and -23 |
| Magic acid | HSO3F:SbF5 | -19.2 |
| Carborane acids | H(HCB11X11) | around -18 |
| Fluoroboric acid | HF:BF3 | -16.6 |
| Fluorosulfuric acid | FSO3H | -15.1 |
| Hydrogen fluoride | HF | -15.1 |
| Trifluoromethanesulfonic acid (Triflic acid) | CF3SO3H | -14.9 |
| Perkloorihappo | HClO4 | -13 |
| rikkihappo | H2SO4 | -11.9 |
miten Superasideja varastoidaan?
superasideille ei ole yhden koon säiliömateriaalia. Lasissa on turvallista säilyttää karboraanihappoja. Fluoririkkihappo ja fluoriantimonihappo syövät lasin ja normaalin muovin läpi. Ne vaativat polytetrafluorietyleeni (Teflon) säiliöt. Hiilen ja fluorin yhdistelmä suojaa happohyökkäykseltä.
Vahvimpien happojen käyttö
miksi kukaan käyttäisi niin vahvaa happoa, saati yhtä myrkyllistä ja syövyttävää kuin fluoriantimonihappo? Näitä happoja ei käytetä arjessa tai edes normaalissa kemian laboratoriossa. Sen sijaan he löytävät käyttöä orgaanisessa kemiassa ja kemiantekniikassa sellaisten yhdisteiden protonoimiseksi, jotka eivät normaalisti hyväksy protoneja. Ne ovat hyödyllisiä myös siksi, että ne toimivat veden lisäksi liuottimissa.
Superasidit ovat petrokemian katalyyttejä. Happojen kiinteät muodot alkyloivat bentseenin propeenin ja eteenin sekä asylaattiklooribentseenin kanssa. Tällaiset reaktiot auttavat tuottamaan korkeaoktaanista bensiiniä ja syntetisoimaan muoveja. Superasideja käytetään räjähteiden valmistukseen, eetterien ja olefiinien valmistukseen, lasin etsaukseen, hiilivetyjen isomerisointiin ja karbokationien stabilointiin.