Superkwas

Superkwas – kwas (lub mieszanina kwasów) o wyjątkowo dużej mocy. Najczęściej przyjmuje się, że superkwas to układ kwasowy, który posiada w danych warunkach większą kwasowość niż 100% kwasu siarkowego lub w przypadku kwasów Lewisa – od pentafluorku antymonu (SbF₅). Termin dotyczy zazwyczaj układów niewodnych, a do porównywania mocy superkwasów stosuje się funkcję kwasowości Hammetta H₀.

Termin „superkwas” został zaproponowany przez Jamesa Bryanta Conanta w 1927 r. Z superkwasami związana jest jedna z Nagród Nobla z chemii, przyznana George’owi A. Olahowi w 1994 r. Stosował on kwas magiczny (mieszaninę pentafluorku antymonu (SbF₅) i kwasu fluorosiarkowego) do generowania trwałych karbokationów, czym dowiódł ich istnienia.

Jednym z najmocniejszych znanych współcześnie kwasów jest kwas fluoroantymonowy, który jest mieszaniną kwasu fluorowodorowego (HF) i pentafluorku antymonu. W układzie tym kwas fluorowodorowy dysocjuje z wydzieleniem jonów H⁺ i F⁻. Jon fluorkowy szybko koordynuje do pentafluorku antymonu tworząc bardzo trwały anion (SbF₆⁻), który jest bardzo słabym nukleofilem i zasadą. Na skutek tego w mieszaninie pojawia się bardzo wysokie stężenie kationu H₂F⁺, znacznie silniejszego donora protonów niż wyjściowy HF. W zależności od proporcji składników, kwas fluoroantymonowy może być miliardy razy mocniejszy od 100% kwasu siarkowego (według skali Hammetta).

Przykłady superkwasów

• fluorowodór + pentafluorek antymonu - kwas fluoroantymonowy
• mieszaniny fluorowodoru z innymi kwasami Lewisa np. BF₃ (czysty HF jest nieco słabszy niż 100% H₂SO₄)
• kwas fluorosiarkowy
• kwas fluorosiarkowy + pentafluorek antymonu – kwas magiczny
• kwas trifluorometanosulfonowy
• kwas karboranowy
• kwas nadchlorowy
• kwas pirosiarkowy – oleum
• bromek glinu – w formie stopionej (kwas Lewisa)

Zobacz też

• superzasada