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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].

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
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 na indústria petroquímica (ex.: isomerização de alcanos)
  • Síntese de carbocátions para estudo espectroscópico
  • 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

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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

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1930
1931
1932
1936-01-01
1938
1940
1930
1930
1931
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)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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