Acido fluoroantimonico

L'acido esafluoroantimonico o acido fluoroantimonico HSbF₆ è una miscela di acido fluoridrico e pentafluoruro di antimonio in diverse proporzioni. La miscela con rapporto 1:1 costituisce il più forte superacido. La reazione tra HF e SbF₅ è estremamente esotermica. HF rilascia il suo protone (H⁺) mentre la sua base coniugata (F^-) viene sequestrata da una o più molecole di SbF₅ a dare l'ottaedro SbF₆^-. Tale anione è classificato come non-coordinante, perché è sia un nucleofilo molto debole che una base molto debole. In pratica il protone rimane "nudo", e ciò causa l'estrema acidità del composto. L'acido fluoroantimonico è oltre 2×10¹⁹ volte (20 miliardi di miliardi di volte) più potente dell'acido solforico al 100%.

Struttura

Due prodotti correlati sono stati cristallizzati da soluzioni di HF-SbF₅, ed entrambi sono stati analizzati da una cristallografia a raggi X a cristallo singolo. Questi sali hanno formule [H₂F⁺][Sb₂F₁₁⁻] e [H₃F₂⁺][Sb₂F₁₁⁻]. In entrambi i sali l'anione è Sb₂F₁₁⁻. Come detto in precedenza, SbF₆⁻ è classificato come una base debole; il più grande monoanione Sb₂F₁₁⁻ ci si aspetta sia ancora più debole.

Confronto con altri acidi

I seguenti valoriTemplate:Citazione necessaria sono basati sulla funzione di acidità di Hammett. L'acidità è indicata dagli alti valori negativi H₀.

Per fare un confronto, l'acido solforico (usato come riferimento per la definizione di superacido) presenta un valore pari a -12.

• Acido fluoroantimonico (1990) (H₀ = −31.3)
• Acido magico (1974) (H₀ = −19.2)
• Carborano superacido (1969) (H₀ = −18.0)
• Acido fluorosolforico (1944) (H₀ = −15.1)
• Acido triflico (1940) (H₀ = −14.9)

Lo status di acido più potente, non va confuso con quello di più corrosivo (per la materia organica), che invece spetta alla soluzione piranha

Applicazioni

Questo straordinario superacido è in grado di protonare quasi tutti i composti organici. Nel 1967, Bickel e Hogeveen hanno mostrato come HF-SbF₅ rimuova H₂ dall'isobutano, e metano dal neopentano:

$(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{H}+\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}⟶(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_3\mathrm{C}{\phantom{A}}^{+}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$

$(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_4\mathrm{C}+\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}⟶(\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_3\mathrm{C}{\phantom{A}}^{+}+\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$

Sicurezza

HF-SbF₅ viene rapidamente decomposto dall'acqua con una violenta reazione esplosiva. Teoricamente reagisce con tutti i solventi conosciuti. I solventi che sono stati dimostrati essere compatibili con HF-SbF₅ sono il clorofluoruro di solforile (SO₂ClF) e l'anidride solforosa liquefatta. Sono stati usati come solventi anche i fluorocarburi. I contenitori per HF-SbF₅ sono fatti di teflon (PTFE).