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超酸とハメット酸度関数

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

(画像はイメージです)

超酸とは、100%純粋な硫酸よりも酸性度が高い酸のことです。従来のpHスケールではこれらの媒体を適切に測定することはできません。代わりに、ハメット酸度関数[latex]H_0[/latex]を使用して酸性度を測定します。この関数は弱指示薬塩基のプロトン化に基づいており、[latex]H_0 = pK_{BH^+} – logleft(frac{[BH^+]}{[B]}}right)[/latex]と定義されます。

ハメット酸度関数[latex]H_0[/latex]は、pHの概念を、プロトンの活性がもはやその濃度に単純に関連しない高濃度または非水性の酸性溶液に拡張するものです。これは、媒体が中性の弱塩基Bをプロトン化する能力を測定します。[latex]H_0[/latex]の値は、[latex]pK_{BH^+}[/latex]値が重複する一連の弱塩基(典型的には芳香族アミン)を用いて実験的に決定され、UV-可視分光法により、プロトン化された形態([latex]BH^+[/latex])とプロトン化されていない形態([latex]B[/latex])の比率を測定します。 分光法希薄な水溶液の場合、[latex]H_0[/latex]はほぼpHに等しいですが、濃酸では大きく異なり、大きな負の値をとります。たとえば、100% [latex]H_2SO_4[/latex]の[latex]H_0[/latex]は-12です。

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
有機化学

タイプ

抽象システム

混乱

実質的な

使用法

ニッチ/専門分野

前駆物質

  • ブレンステッド・ローリーの酸塩基理論
  • ルイス酸理論
  • 反応機構と中間体の理解
  • 紫外可視分光法の開発

アプリケーション

  • 触媒作用 in the petrochemical industry (e.g., isomerization of alkanes)
  • synthesis of carbocations for spectroscopic study
  • 極めて弱い塩基のプロトン化
  • 強いプロトン化を必要とする有機合成反応
  • 高オクタン価ガソリンの生産

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

  • development of solid superacid 触媒 for green chemistry applications
  • synthesis of novel high-octane gasoline components
  • creation of stable, long-lived organic cations for materials science
  • new methods for plastic waste depolymerization
  • advanced electrolytes for high-voltage batteries
  • synthesis of complex pharmaceutical intermediates
  • techniques for activating inert C-H bonds in hydrocarbons
  • development of superacid-based carbon capture technologies
  • creation of novel proton-conducting membranes for fuel cells
  • synthesis of グラフェン and other carbon nanomaterials via superacid exfoliation
関連: 超酸、ハメット酸性度関数、H0、強酸、カルボカチオン、ジョージ・オラー、魔法の酸、物理有機化学、触媒作用、非水系。

歴史的背景

超酸とハメット酸度関数

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

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

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