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Superacidi e funzione di acidità di Hammett

1932
  • James Bryant Conant
  • George A. Olah
  • Louis Plack Hammett
Chimico che misura soluzioni superacide in un laboratorio di chimica organica.

(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].

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
- Chimica organica

Tipo

Sistema astratto

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Nicchia/Specializzato

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

  • catalisi nell'industria petrolchimica (ad esempio, isomerizzazione degli alcani)
  • sintesi di carbocationi per studio spettroscopico
  • 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

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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
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1931
1932
1936-01-01
1938
1940
1930
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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)

Invenzioni, innovazioni e principi tecnici correlati

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