Supersyra [1] (eller supersyra [2] ) är ett ämne eller en blandning av ämnen vars surhetsparameter överstiger surheten för 100 % svavelsyra . I detta fall tas surhetsparametern som förmågan hos en syra att protonera en godtycklig bas och sammanfaller faktiskt med surhetsfunktionen . För 100 % svavelsyra är surhetsparametern H 0 = −11,93 . Närvaron av vatten minskar surheten hos supersyror, eftersom syrans styrka i närvaro av vatten begränsas av surheten hos hydroniumjonen H 3 O + .
Termen superacid (används i engelskspråkig litteratur) introducerades av James Conant 1927 för att klassificera syror som är starkare än vanliga mineralsyror . År 1994 belönades George Ola med Nobelpriset [3] för sin forskning om supersyror och deras tillämpningar vid direkt observation av karbokater .
Magisk syra har fått sitt namn för sin exceptionella förmåga att lösa upp vax. Det är en blandning av antimonpentafluorid , som är en Lewis-syra , och fluorsulfonsyra , en Bronsted-syra . Ett av de starkaste supersyrasystemen är hexafluorantimonsyra , en blandning av fluorvätesyra och antimonpentafluorid . I detta system frisätter fluorvätesyra en proton (H + ), och den konjugerade basen (F- ) isoleras genom en koordinationsbindning med antimonpentafluorid . Detta bildar en stor oktaedrisk anjon (SbF 6 - ), som är en mycket svag nukleofil och en mycket svag bas . Efter att ha blivit "fri" orsakar protonen systemets supersurhet. Fluoroantimonsyra är 2⋅10 19 gånger starkare än 100 % svavelsyra .
För att karakterisera surhetsgraden av ämnen i icke-vattenhaltiga medier används Hammetts surhetsfunktion H 0 . Vätskor är kända för vilka H 0 är mer negativ än för koncentrerade vattenlösningar av mycket starka syror, såsom HNO 3 , H 2 SO 4 . Dessa vätskor kallas supersyror. Exempel: 100 % H 2 SO 4 ( H 0 = -12 ), vattenfri fluorsulfonsyra HSO 3 F ( H 0 = -15 ), blandning av HF och SbF 5 ( H 0 = -28 ), 7 % lösning SbF 5 in HSO 3 F ( H 0 \u003d -19,4 ). En ekvimolär blandning av HSO 3 F och SbF 5 kallas " magisk syra ". Superaciditet beror på den exceptionella svagheten i interaktionen med protonen hos motsvarande anjoner (HSO 4 - , SbF 6 - etc.). I en miljö av supersyror protoneras ämnen som vanligtvis inte uppvisar grundläggande egenskaper, i synnerhet kolväten. Detta fenomen används i praktiken, främst i organisk syntes ( Friedel-Crafts alkylering , oljehydrering , etc.).
Enkla supersyror inkluderar trifluormetansulfonsyra ( CF3SO3H ) , klorsyra , klorsulfonsyra , pentafluoretansulfonsyra , fluorsulfonsyra ( FSO3H ) . I många fall är supersyran inte en enda förening, utan en blandning av föreningar kombinerade för att uppnå hög surhet.
Karboransyra är en av de starkaste syrorna som finns på flaskor. Det är en miljon gånger starkare än koncentrerad svavelsyra. Skapad vid University of California ( USA ) med deltagande av anställda vid Institute of Catalysis av den sibiriska grenen av den ryska vetenskapsakademin ( Novosibirsk ). Den starkaste supersyran av alla för tillfället är fluorerad karboransyra .
Den starkaste kända syran av alla system är heliumhydridjonen , men detta system kan inte lagras i någon nämnvärd mängd.
Lewis supersyror inkluderar de flesta metallpentafluorider och bortrifluorid .