Mikä on vahvin olemassa oleva superhappo?

Hapot ovat sekä vaarallisia että erittäin hyödyllisiä. Ne auttavat meitä liuottamaan ruokaa, valmistamaan tuotteita, puhdistamaan; ne palvelevat käytännössä kaikkea. On kuitenkin niin vahvoja happoja, että ne voivat liuottaa melkein minkä tahansa esineen hyvin lyhyessä ajassa, myös kehomme. Maailman tehokkain happo on fluoriantimonihappo, ja siksi se on täysin yksi superhapoista. Superhapot ovat niin vahvoja, että niitä ei edes mitata tavallisilla pH- tai pKA-asteikoilla. Seuraavaksi annamme sinulle laajemman näkemyksen fluoroantimonihaposta ja sen toiminnasta.

Mitä ovat superhapot ja miten ne toimivat?

Superhappo on happo, jonka happamuus on korkeampi kuin puhtaan rikkihapon. Kemistit kuvaavat superhappojen vahvuutta käyttämällä Hammettin happamuusfunktiota (H0) tai muita erityisiä happamuusfunktioita. Tämä johtuu siitä, että pH-asteikko koskee vain laimeita vesiliuoksia.

Monet superhapot muodostuvat sekoittamalla Brønsted-happoa ja Lewis-happoa. Lewis-happo sitoo ja stabiloi anionin, joka muodostuu Brønsted-hapon dissosiaatiosta. Tämä prosessi sulkee pois protonin vastaanottajat, mikä tekee haposta protonin luovuttajan.

Saatat kuulla, että superhapoissa on ”paljaita” tai ”sitoutumattomia” protoneja, mutta tämä ei ole totta. Happo tuottaa protoneja aineille, jotka eivät normaalisti hyväksy niitä, mutta aluksi protonit ovat kiinnittyneet happomolekyyleihin eivätkä kellu vapaasti. Nämä protonit siirtyvät kuitenkin nopeasti protonin vastaanottajasta toiseen. Asia on siinä, että protoni tarttuu todennäköisemmin johonkin muuhun aineeseen kuin muuttuu hapoksi. Tämä johtuu siitä, että kun on kyse protonien vastaanottamisesta, superhappo jää alle.

Vahvin happo, joka on olemassa

Vahvin olemassa oleva happo on superhappo, jota kutsutaan fluoriantimonihapoksi. Tehokkaimman fluoriantimonihapon valmistamme sekoittamalla yhtä suuret määrät fluorivetyä (HF) ja antimonipentafluoridia (HSbF ⁶ ), mutta on myös muita seoksia, jotka tuottavat tätä superhappoa: HF + SbF ₅ → H ⁺ SbF ₆ ^– .

Eri tutkijat ovat tulleet siihen tulokseen, että fluoriantimonihappo (HSbF₆) voi olla miljardeja kertoja happamampi kuin 100-prosenttinen rikkihappo. Jopa tällä hapolla on kyky liuottaa lasia lukuisten aineiden joukkoon. Tätä happoa käytetään katalysaattorina kemiallisissa reaktioissa biokemiassa, bensiinin tuotannossa ja synteettisten materiaalien valmistuksessa.

Fluoriantimonihappo koostuu antimonista, fluorista ja vedystä. Vetyionin ja fluorin välinen heikko sidos on syy, miksi tämä happo on niin tuhoisa ja erittäin hapan. Tämä tarkoittaa myös sitä, että heti kun fluoriantimonihappo menettää protonin, se alkaa poistaa elektroneja atomeista.

Tämän hapon vahvuus on huomattava, joten sitä on vaikea säilyttää. Jos yrittäisit laittaa sen lasipulloon, se hajottaa sekä pullon että käden, jolla pidät sitä. Happoa voidaan säilyttää vain tarttumattomissa pannuissa: teflonissa tai polytetrafluorieteenissä. Tällä materiaalilla on orgaanisen kemian vahvin yksinkertainen sidos hiilen ja fluorin välillä. Lopputulos? erittäin kestävä kemiallinen rakenne.

karboraanihapot

_{Fluorantimonihappo syntyy happojen seoksesta, mutta karboraani H(CHB 11} Cl ₁₁ ) -hapot eivät muodostu seoksissa, eli ne ovat yksittäinen happo. Vaikka hiilihappomolekyylien luonne tekee niiden vahvuuden laskemisesta vaikeaa, näiden happojen Ho-arvon uskotaan olevan vähintään -18. Karboraanihapot voivat olla yhtä vahvoja kuin fluoriantimonihappo. Ne ovat ainoita happoja, jotka pystyvät protonoimaan fullereenia (C ₆₀ ) ja hiilidioksidia (CO ₂ ). Vahvuudestaan ​​huolimatta karboraanihapot eivät ole syövyttäviä. Ne eivät polta ihoa ja ne voidaan säilyttää tavallisissa astioissa.

Luettelo superhapoista

Superhapoilla on korkeampi happamuus kuin rikkihapolla, jonka Hammett-aktiivisuus on -11,9 (H0 = -11,9). Siksi superhapoilla on H0 < -12. Henderson-Hasselbalchin yhtälöä käyttäen 12 M rikkihapon pH on negatiivinen. Nyt, vaikka tämä formulaatio ei sovellu superhapoille, on mahdollista vahvistaa, että superhappojen pH on negatiivinen. Tämä on lista:

• HCl. Suolahappo.
• HNO3 . _{_} Typpihappo.
• H2SO4 _{_} _ _{_} _ Rikkihappo (Ei pidä sekoittaa HSO _4: ään , joka on heikko happo).
• HBr . Bromivetyhappo.
• Hei . jodihappo.
• HCl04 . _{_} Perkloorihappo.
• HCl03 . _{_} Kloorihappo.

Superhappojen käyttö

Miksi käyttää niin vahvaa happoa, saati yhtä myrkyllistä ja syövyttävää kuin fluoriantimonihappo? Näitä happoja ei käytetä jokapäiväisessä elämässä, ei edes tavallisessa kemian laboratoriossa. Ainoastaan ​​orgaaniset kemistit ja insinöörit käyttävät niitä yhdisteissä, jotka eivät muuten hyväksyisi protoneja. Ne ovat myös hyödyllisiä, koska ne toimivat muissa liuottimissa kuin vedessä.

Superhapot aiheuttavat reaktioita, joita käytetään korkeaoktaanisen bensiinin valmistukseen ja muovien syntetisoimiseen. Muita superhappojen käyttötarkoituksia tapahtuu mm. räjähdysaineiden, eetterien, alkeenien valmistuksessa.

Lähteet

• Peak, H. (nd). Fluoriantimonihappo .
• helppoa kemiaa. (2020). Fluorantimonihappo . _