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Superacids and the Hammett Acidity Function

1932
  • James Bryant Conant
  • George A. Olah
  • Louis Plack Hammett
Chimiste mesurant des solutions superacides dans un laboratoire de chimie organique.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Un superacide est un acide dont l'acidité est supérieure à celle de l'acide sulfurique pur 100%. L'échelle de pH conventionnelle n'est pas adaptée à ces milieux. Leur acidité est mesurée à l'aide de la fonction d'acidité de Hammett, [latex]H_0[/latex]. Cette fonction est basée sur la protonation des bases indicatrices faibles et est définie comme [latex]H_0 = pK_{BH^+} - \log\left(\frac{[BH^+]}{[B]}}\right)[/latex].

La fonction d'acidité de Hammett, [latex]H_0[/latex], étend le concept de pH à des solutions acides très concentrées ou non aqueuses où l'activité du proton n'est plus simplement liée à sa concentration. Il mesure la capacité du milieu à protoner une base faible neutre ‘B’. La valeur de [latex]H_0[/latex] est déterminée expérimentalement en utilisant une série de bases faibles dont les valeurs de [latex]pK_{BH^+}[/latex] se chevauchent, généralement des amines aromatiques, et en mesurant le rapport entre leurs formes protonées ([latex]BH^+[/latex]) et non protonées ([latex]B[/latex]) par spectroscopie UV-visible. Pour les solutions aqueuses diluées, [latex]H_0[/latex] est approximativement égal au pH, mais il diverge de manière significative dans les acides concentrés, prenant de grandes valeurs négatives. Par exemple, 100% [latex]H_2SO_4[/latex] a un [latex]H_0[/latex] de -12.

Les travaux de George Olah sur les superacides, tels que l‘’acide magique" ([latex]FSO_3H-SbF_5[/latex]), dont le [latex]H_0[/latex] se situe autour de -23, ont été révolutionnaires. Il a permis la préparation et l'observation directe de carbocations stables, qui n'étaient auparavant considérés que comme des intermédiaires transitoires. Cette découverte a ouvert de nouvelles frontières en chimie organique physique et lui a valu le prix Nobel de chimie en 1994.

UNESCO Nomenclature: 2208
- Chimie organique

Taper

Système abstrait

Perturbation

Substantiel

Usage

Créneau/spécialité

Précurseurs

  • Brønsted–Lowry acid–base theory
  • Lewis acid theory
  • understanding of reaction mechanisms and intermediates
  • development of UV-visible spectroscopy

Applications

  • catalysis in the petrochemical industry (e.g., isomerization of alkanes)
  • synthesis of carbocations for spectroscopic study
  • protonation of extremely weak bases
  • organic synthesis reactions requiring strong protonation
  • high-octane gasoline production

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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Voir aussi : superacide, fonction d'acidité de Hammett, H0, acide fort, carbocation, George Olah, acide magique, chimie organique physique, catalyse, non aqueux.

Contexte historique

Superacids and the Hammett Acidity Function

1930
1930
1931
1932
1936-01-01
1938
1940
1930
1930
1931
1932
1933
1937
1940
1947

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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