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Superácidos y la función de acidez de Hammett

1932
  • James Bryant Conant
  • George A. Olah
  • Louis Plack Hammett
Químico midiendo soluciones superácidas en un laboratorio de química orgánica.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Un superácido es un ácido con una acidez mayor que la del ácido sulfúrico puro al 100%. La escala de pH convencional es inadecuada para estos medios. En su lugar, su acidez se mide utilizando la función de acidez de Hammett, [latex]H_0[/latex]. Esta función se basa en la protonación de bases indicadoras débiles y se define como [latex]H_0 = pK_{BH^+} – logleft(frac{[BH^+]}{[B]}}right)[/latex].

La función de acidez de Hammett, [latex]H_0[/latex], extiende el concepto de pH a soluciones ácidas altamente concentradas o no acuosas, donde la actividad del protón ya no se relaciona simplemente con su concentración. Mide la capacidad del medio para protonar una base débil neutra [8216;B] [8217]. El valor de [latex]H_0[/latex] se determina experimentalmente utilizando una serie de bases débiles con valores de [latex]pK_{BH^+}[/latex] superpuestos, típicamente aminas aromáticas, y midiendo la relación entre sus formas protonadas ([latex]BH^+[/latex]) y no protonadas ([latex]B[/latex]) mediante espectroscopia UV-visible. espectroscopiaPara soluciones acuosas diluidas, [latex]H_0[/latex] es aproximadamente igual al pH, pero diverge significativamente en ácidos concentrados, tomando valores negativos grandes. Por ejemplo, el [latex]H_2SO_4[/latex] al 100% tiene un [latex]H_0[/latex] de -12.

George Olah’s work with superacids, such as ‘Magic Acid’ ([latex]FSO_3H-SbF_5[/latex]), which has an [latex]H_0[/latex] around -23, was revolutionary. It allowed for the preparation and direct observation of stable carbocations, which were previously only considered transient intermediates. This opened up new frontiers in physical organic chemistry and earned him the Nobel Prize in Chemistry in 1994.

UNESCO Nomenclature: 2208
- Química orgánica

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Sustancial

Uso

Nicho/Especialización

Precursores

  • Teoría ácido-base de Brønsted-Lowry
  • Teoría del ácido de Lewis
  • comprensión de los mecanismos de reacción y los intermediarios
  • desarrollo de la espectroscopia UV-visible

Aplicaciones

  • catálisis in the petrochemical industry (e.g., isomerization of alkanes)
  • synthesis of carbocations for spectroscopic study
  • protonación de bases extremadamente débiles
  • reacciones de síntesis orgánica que requieren una fuerte protonación
  • producción de gasolina de alto octanaje

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • development of solid superacid catalizadores for green chemistry applications
  • Síntesis de nuevos componentes de gasolina de alto octanaje
  • Creación de cationes orgánicos estables y de larga duración para la ciencia de los materiales.
  • Nuevos métodos para la despolimerización de residuos plásticos
  • electrolitos avanzados para baterías de alto voltaje
  • síntesis de intermedios farmacéuticos complejos
  • Técnicas para activar enlaces CH inertes en hidrocarburos
  • Desarrollo de tecnologías de captura de carbono basadas en superácidos
  • Creación de nuevas membranas conductoras de protones para pilas de combustible
  • synthesis of grafeno and other carbon nanomaterials via superacid exfoliation
Relacionado con: superácido, función de acidez de Hammett, H0, ácido fuerte, carbocatión, George Olah, ácido mágico, química orgánica física, catálisis, no acuoso.

Contexto histórico

Superácidos y la función de acidez de Hammett

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1933
1937
1940
1947

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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