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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。

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
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

  • 石油化学産業における触媒作用(例:アルカンの異性化)
  • 分光学的研究のためのカルボカチオンの合成
  • 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

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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

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(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。)

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