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Superácidos e a função de acidez de Hammett

1932
  • James Bryant Conant
  • George A. Olah
  • Louis Plack Hammett
Químico medindo soluções superácidas em um laboratório de química orgânica.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Um superácido é um ácido com acidez maior que a do ácido sulfúrico 100% puro. A escala de pH convencional é inadequada para esses meios. Em vez disso, sua acidez é medida usando a função de acidez de Hammett, [latex]H_0[/latex]. Esta função é baseada na protonação de bases indicadoras fracas e é definida como [latex]H_0 = pK_{BH^+} – logleft(frac{[BH^+]}{[B]}}right)[/latex].

A função de acidez de Hammett, [latex]H_0[/latex], estende o conceito de pH para soluções ácidas altamente concentradas ou não aquosas, onde a atividade do próton não está mais simplesmente relacionada à sua concentração. Ela mede a capacidade do meio de protonar uma base fraca neutra B. O valor de [latex]H_0[/latex] é determinado experimentalmente usando uma série de bases fracas com valores de [latex]pK_{BH^+}[/latex] sobrepostos, tipicamente aminas aromáticas, e medindo a razão entre suas formas protonadas ([latex]BH^+[/latex]) e não protonadas ([latex]B[/latex]) por meio de espectroscopia UV-Visível. espectroscopiaPara soluções aquosas diluídas, o [latex]H_0[/latex] é aproximadamente igual ao pH, mas diverge significativamente em ácidos concentrados, assumindo grandes valores negativos. Por exemplo, 100% de [latex]H_2SO_4[/latex] tem um [latex]H_0[/latex] de -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
Química orgânica

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Substancial

Uso

Nicho/Especializado

Precursores

  • teoria ácido-base de Brønsted-Lowry
  • teoria do ácido de Lewis
  • Compreensão dos mecanismos de reação e intermediários
  • desenvolvimento da espectroscopia UV-visível

Aplicações

  • catálise in the petrochemical industry (e.g., isomerization of alkanes)
  • synthesis of carbocations for spectroscopic study
  • protonação de bases extremamente fracas
  • reações de síntese orgânica que requerem forte protonação
  • produção de gasolina de alta octanagem

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • development of solid superacid catalisadores 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 grafeno and other carbon nanomaterials via superacid exfoliation
Relacionado a: superácido, função de acidez de Hammett, H0, ácido forte, carbocátion, George Olah, ácido mágico, físico-química orgânica, catálise, não aquoso.

Contexto histórico

Superácidos e a função de acidez de Hammett

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

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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