Quel est le superacide le plus puissant au monde?

Vous pensez peut-être que l'acide dans le sang extraterrestre dans le film populaire est assez farfelu, mais la vérité est qu'il y a un acide qui est encore plus corrosif! En savoir plus sur le superacide le plus fort du mot: l'acide fluoroantimonique. 

Superacide le plus fort

Le superacide le plus puissant au monde est l'acide fluoroantimonique, HSbF₆. Il est formé en mélangeant du fluorure d'hydrogène (HF) et du pentafluorure d'antimoine (SbF₅). Divers mélanges produisent le superacide, mais le mélange de rapports égaux des deux acides produit le superacide le plus fort connu de l'homme.

Propriétés de l'acide fluoroantimonique superacide

• Se décompose rapidement et explosivement au contact de l'eau. En raison de cette propriété, l'acide fluoroantimonique ne peut pas être utilisé en solution aqueuse. Il n'est utilisé que dans une solution d'acide fluorhydrique.
• Dégage des vapeurs hautement toxiques. Au fur et à mesure que la température augmente, l'acide fluoroantimonique se décompose et génère du fluorure d'hydrogène gazeux (acide fluorhydrique).
• L'acide fluoroantimonique est 2 × 10¹⁹ (20 quintillions) fois plus fort que 100% d'acide sulfurique. L'acide fluoroantimonique a un H₀ (Fonction d'acidité Hammett) valeur de -31,3.
• Dissout le verre et de nombreux autres matériaux et protone presque tous les composés organiques (comme tout ce qui se trouve dans votre corps). Cet acide est stocké dans des conteneurs en PTFE (polytétrafluoroéthylène).

A quoi cela sert?

Si c'est si toxique et dangereux, pourquoi voudrait-on avoir de l'acide fluoroantimonique? La réponse réside dans ses propriétés extrêmes. L'acide fluoroantimonique est utilisé en génie chimique et en chimie organique pour protoner les composés organiques, quel que soit leur solvant. Par exemple, l'acide peut être utilisé pour éliminer H₂ de l'isobutane et du méthane du néopentane. Il est utilisé comme catalyseur pour les alkylations et les acylations en pétrochimie. Les superacides en général sont utilisés pour synthétiser et caractériser les carbocations.

Réaction entre l'acide fluorhydrique et le pentafluorure d'antimoine

La réaction entre le fluorure d'hydrogène et le pentrafluorure d'antimoine qui forme l'acide fluoroantimonique est exothermique.

HF + SbF₅ → H⁺ SbF₆^-

L'ion hydrogène (proton) se fixe au fluor via une liaison dipolaire très faible. La liaison faible explique l'extrême acidité de l'acide fluoroantimonique, permettant au proton de sauter entre les amas d'anions.

Qu'est-ce qui fait de l'acide fluoroantimonique un superacide?

Un superacide est tout acide plus fort que l'acide sulfurique pur, H₂DONC₄. Par plus fort, cela signifie qu'un superacide donne plus de protons ou d'ions hydrogène dans l'eau ou a une fonction d'acidité Hammet H₀ inférieur à -12. La fonction d'acidité de Hammet pour l'acide fluorantimonique est H₀ = -28.

Autres superacides

D'autres superacides comprennent les superacides de carborane [par exemple, H (CHB₁₁Cl₁₁)] et d'acide fluorosulfurique (HFSO₃). Les superacides de carborane peuvent être considérés comme l'acide solo le plus puissant du monde, car l'acide fluoroantimonique est en fait un mélange d'acide fluorhydrique et de pentafluorure d'antimoine. Le carborane a un pH de -18. Contrairement à l'acide fluorosulfurique et à l'acide fluoroantimonique, les acides carborane sont si peu corrosifs qu'ils peuvent être manipulés avec la peau nue. Le téflon, le revêtement antiadhésif souvent trouvé sur les ustensiles de cuisine, peut contenir du carborante. Les acides carborane sont également relativement rares, il est donc peu probable qu'un étudiant en chimie en rencontre un.

Clés à emporter superacides les plus solides

• Un superacide a une acidité supérieure à celle de l'acide sulfurique pur.
• Le superacide le plus puissant du monde est l'acide fluoroantimonique.
• L'acide fluoroantimonique est un mélange d'acide fluorhydrique et de pentafluorure d'antimoine.
• Les superacides carbonanes sont les acides solo les plus forts.

Sources

• Salle NF, Conant JB (1927). "Une étude des solutions superacides". Journal de l'American Chemical Society. 49 (12): 3062 & ndash, 70. doi: 10.1021 / ja01411a010
• Herlem, Michel (1977). "Les réactions dans les milieux superacides sont-elles dues à des protons ou à de puissantes espèces oxydantes telles que SO3 ou SbF5?". Chimie pure et appliquée. 49: 107-113. doi: 10.1351 / pac197749010107