Asid fluoroantimonik
Asid fluoroantimonik (nama sistematik fluoronium heksafluorostibanida dan fluoronium heksafluoroantimonat(V)) ialah sebatian tidak organik dengan formula kimia H2FSbF6 (juga ditulis H2F[SbF6]). Ia adalah cecair ion yang dihasilkan melalui tindak balas hidrogen fluorida (HF) dengan antimoni pentafluorida (SbF5) dalam jumlah yang serupa secara stoikiometri. Ia adalah asid super terkuat yang diketahui, yang telah didemonstrasi turut memprotonkan hidrokarbon untuk memperoleh karbokation dan H2.[1] Asid-asid serupa boleh dihasilkan menggunakan jumlah berlebihan antimoni pentafluorida.[2]
| |
| Nama | |
|---|---|
| Nama IUPAC
Fluoroantimonic acid
| |
| Pengecam | |
Imej model 3D Jmol
|
|
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.037.279 |
| Nombor EC |
|
CompTox Dashboard (EPA)
|
|
| |
| |
| Sifat | |
| H2SbF7 | |
| Jisim molar | 256.765 |
| Rupa bentuk | Cecair tidak berwarna |
| Ketumpatan | 2.885 g/cm3 |
| Keterlarutan | SO2ClF, SO2 |
| Keasidan (pKa) | −25 |
| Kebesan (pKb) | 39 |
| Bahaya | |
| Bahaya-bahaya utama | Teramat menghakis, Hidrolisis ganas |
| H300, H310, H314, H330, H411 | |
| P260, P264, P273, P280, P284, P301+310 | |
| NFPA 704 (berlian api) | |
| Sebatian berkaitan | |
Kecuali jika dinyatakan sebaliknya, data diberikan untuk bahan-bahan dalam keadaan piawainya (pada 25 °C [77 °F], 100 kPa). | |
| Rujukan kotak info | |
Tindak balas untuk menghasilkan asid fluoroantimonik ialah:
- 2 HF H2F+ + F-
- SbF5 + F- → SbF6-
Tindak balas keseluruhan ialah:
- SbF5 + 2 HF → SbF6- + H2F+
Tindak balas kedua tidak berada dalam keseimbangan, maka keseluruhan tindak balas ini tidak berada dalam keseimbangan. Tindak balas ini bersifat eksotermik.
F- yang dihasilkan oleh pengautoionan hidrogen fluorida bertindak balas dengan SbF5 untuk menghasilkan aduk SbF-
6. Dalam ion fluoronium, hidrogen fluorida terkoordinat pada ion hidrogen. Anion ini dikelaskan sebagai anion tidak mengkoordinat dan merupakan nukleofil serta bes yang sangat lemah.
Asid ini dikataka mengandungi "proton-proton terdedah", tetapi proton-proton "bebas" sebenarnya sentiasa terikat pada molekul hidrogen fluorida untuk membentuk kation fluoronium (serupa dengan kation hidronium dalam larutan akua).[3] Ion fluoroniumlah yang menyebabkan keasidan melampau asid ini. Asid fluoroantimonik adalah 1016 (10 kuadrilion) kali ganda lebih kuat daripada 100% asid sulfurik.[4] Proton-proton dengan mudah berpindah merentas larutan, bergerak dari H2F+ ke HF, jika ada, melalui mekanisma Grotthuss:
- H2F+ + HF HF + H2F+
Asid fluoroantimonik mereput secara terma pada suhu tinggi, menghasilkan gas hidrogen fluorida.
Struktur sunting
Dua produk berkaitan telah dikristalkan daripada campuran HF-SbF5, dan kedua-duanya telah dianalisis melalui kristalografi sinar-X kristal tunggal. Garam-garam ini mempunyai formula [H2F+][Sb2F-
11] dan [H3F+
2][Sb2F-
11]. Dalam kedua-dua garam, anionnya ialah Sb2F-
11.[5] Seperti yang telah disebut di atas, SbF-
6 bersifat bes lemah; anion Sb2F-
11 diramalkan lebih lemah daripadanya.
Nilai-nilai berikut adalah berdasarkan fungsi keasidan Hammett. Keasidan yang lebih tinggi dinyatakan oleh nilai lebih kecil (dalam keadaan ini, lebih negatif) bagi H0.
- Asid fluoroantimonik (1990) (Nilai H0 = -31.3)
- Asid ajaib (1974) (Nilai H0 = -19.2)
- Asid super karborana (1969) (Nilai H0 = -18.0)
- Asid fluorosulfurik (1944) (Nilai H0 = -15.1)
- Asid triflik (1940) (Nilai H0 = -14.9
Kegunaan sunting
Asid yang luar biasa kuatnya ini memprotonkan hampir kesemua sebatian organik. Pada 1967, Bickel dan Hogeveen telah menunjukkan bahawa HF-SbF5 akan melepaskan H2 daripada isobutana dan metana daripada neopentana:[6][7]
- (CH3)3CH + H+ → (CH3)3C+ + H2
- (CH3)4C + H+ → (CH3)3C+ + CH4
Bahan-bahan yang sepadan sebagai pelarut bagi asid fluoroantimonik termasuklah SO2ClF dan sulfur dioksida; sesetengah klorofluorokarbon juga telah digunakan. Bekas-bekas untuk mengandungi HF-SbF5 dibuat daripada PTFE.
Keselamatan sunting
HF-SbF5 telah digambarkan sebagai sangat menghakis, bertoksik dan sensitif kepada lembapan.[2]
Ia bertindak balas secara ganas dengan air, membentuk hidrogen fluorida, dioksigen dan antimoni(III) fluorida. Ia akan mengeluarkan wasap dalam udara lembap.
Lihat juga sunting
Rujukan sunting
- ^ Olah, G. A. (2001). A Life of Magic Chemistry: Autobiographical Reflections of a Nobel Prize Winner. John Wiley and Sons. m/s. 100–101. ISBN 0-471-15743-0.
- ^ a b Olah, G. A. (2001). "Hydrogen Fluoride–Antimony(V) Fluoride". Dalam Paquette, L. (penyunting). Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. New York: J. Wiley & Sons. doi:10.1002/047084289X.rh037m. Unknown parameter
|coauthor=ignored (|author=suggested) (bantuan) - ^ Klein, M. L. (25 Oktober 2000). "Getting the Jump on Superacids" (PDF). Pittsburgh Supercomputing Center (PSC). Diarkibkan daripada yang asal (pdf) pada 2012-05-31. Dicapai pada 2012-04-15.
- ^ Olah, G. A. (2005). "Crossing Conventional Boundaries in Half a Century of Research". Journal of Organic Chemistry. 70 (7): 2413–2429. doi:10.1021/jo040285o. PMID 15787527.
- ^ Mootz, D.; Bartmann, K. (1988). "The Fluoronium Ions H2F+ and H3F2+: Characterization by Crystal Structure Analysis". Angewandte Chemie, International Edition. 27 (3): 391–392. doi:10.1002/anie.198803911.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Bickel, A. F.; Gaasbeek, C. J.; Hogeveen, H.; Oelderik, J. M.; Platteeuw, J. C. (1967). "Chemistry and spectroscopy in strongly acidic solutions: reversible reaction between aliphatic carbonium ions and hydrogen". Chemical Communications. 1967 (13): 634–635. doi:10.1039/C19670000634.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Hogeveen, H.; Bickel, A. F. (1967). "Chemistry and spectroscopy in strongly acidic solutions: electrophilic substitution at alkane-carbon by protons". Chemical Communications. 1967 (13): 635–636. doi:10.1039/C19670000635.CS1 maint: multiple names: authors list (link)