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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].

The Hammett acidity function, [latex]H_0[/latex], extends the concept of pH to highly concentrated or non-aqueous acidic solutions where the activity of the proton is no longer simply related to its concentration. It measures the medium’s ability to protonate a neutral weak base ‘B’. The value of [latex]H_0[/latex] is determined experimentally using a series of weak bases with overlapping [latex]pK_{BH^+}[/latex] values, typically aromatic amines, and measuring the ratio of their protonated ([latex]BH^+[/latex]) to unprotonated ([latex]B[/latex]) forms via UV-visible spectroscopy. For dilute aqueous solutions, [latex]H_0[/latex] is approximately equal to pH, but it diverges significantly in concentrated acids, taking on large negative values. For example, 100% [latex]H_2SO_4[/latex] has an [latex]H_0[/latex] of -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 en la industria petroquímica (por ejemplo, isomerización de alcanos)
  • Síntesis de carbocationes para estudio espectroscópico
  • 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

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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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1938
1940
1930
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1932
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)

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