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Superacidi e funzione di acidità di Hammett

1932
  • James Bryant Conant
  • George A. Olah
  • Louis Plack Hammett
Chemist measuring superacid solutions in an organic chemistry laboratory.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Un superacidio è un acido con un'acidità superiore a quella dell'acido solforico puro al 100%. La scala del pH convenzionale è inadeguata per questi mezzi. Pertanto, la loro acidità viene misurata utilizzando la funzione di acidità di Hammett, [latex]H_0[/latex]. Questa funzione si basa sulla protonazione di basi indicatrici deboli ed è definita come [latex]H_0 = pK_{BH^+} – logleft(frac{[BH^+]}{[B]}}right)[/latex].

La funzione di acidità di Hammett, [latex]H_0[/latex], estende il concetto di pH a soluzioni acide altamente concentrate o non acquose in cui l'attività del protone non è più semplicemente correlata alla sua concentrazione. Misura la capacità del mezzo di protonare una base debole neutra [B]. Il valore di [latex]H_0[/latex] viene determinato sperimentalmente utilizzando una serie di basi deboli con valori di [latex]pK_{BH^+}[/latex] sovrapposti, tipicamente ammine aromatiche, e misurando il rapporto tra le loro forme protonate ([latex]BH^+[/latex]) e non protonate ([latex]B[/latex]) tramite spettrofotometria UV-visibile. spettroscopiaPer le soluzioni acquose diluite, [latex]H_0[/latex] è approssimativamente uguale al pH, ma diverge significativamente negli acidi concentrati, assumendo valori negativi elevati. Ad esempio, [latex]H_2SO_4[/latex] al 100% ha un [latex]H_0[/latex] di -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
– Organic chemistry

Tipo

Abstract System

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Niche/Specialized

Precursori

  • teoria acido-base di Brønsted-Lowry
  • teoria degli acidi di Lewis
  • comprensione dei meccanismi di reazione e degli intermedi
  • sviluppo della spettroscopia UV-visibile

Applicazioni

  • catalysis in the petrochemical industry (e.g., isomerization of alkanes)
  • synthesis of carbocations for spectroscopic study
  • protonazione di basi estremamente deboli
  • reazioni di sintesi organica che richiedono una forte protonazione
  • produzione di benzina ad alto numero di ottano

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • development of solid superacid catalizzatori for green chemistry applications
  • sintesi di nuovi componenti della benzina ad alto numero di ottano
  • creazione di cationi organici stabili e longevi per la scienza dei materiali
  • nuovi metodi per la depolimerizzazione dei rifiuti plastici
  • elettroliti avanzati per batterie ad alta tensione
  • sintesi di intermedi farmaceutici complessi
  • tecniche per l'attivazione di legami CH inerti negli idrocarburi
  • sviluppo di tecnologie di cattura del carbonio basate sui superacidi
  • creazione di nuove membrane conduttrici di protoni per celle a combustibile
  • synthesis of graphene and other carbon nanomaterials via superacid exfoliation
Correlato a: superacidio, funzione di acidità di Hammett, H0, acido forte, carbocatione, George Olah, acido magico, chimica organica fisica, catalisi, non acquoso.

Contesto storico

Superacidi e funzione di acidità di Hammett

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

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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