Ácido fluoroantimônico - Fluoroantimonic acid
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| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol )
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| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard |
100.037.279 
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| Número EC | |
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PubChem CID
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Painel CompTox ( EPA )
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| Propriedades | |
| Aparência | Líquido incolor |
| Densidade | 2,885 g / cm 3 |
| Solubilidade | SO 2 ClF , SO 2 |
| Perigos | |
| Riscos principais | Extremamente corrosivo, hidrólise violenta |
| Pictogramas GHS |
   
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| Palavra-sinal GHS | Perigo |
| H300 , H310 , H314 , H330 , H411 | |
| P260 , P264 , P273 , P280 , P284 , P301 + 310 | |
| NFPA 704 (diamante de fogo) | |
| Compostos relacionados | |
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Ácidos relacionados
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Antimônio pentafluoreto de hidrogênio fluoreto de ácido mágico |
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Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 verificar (o que é ?)
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| Referências da Infobox | |
O ácido fluorantimônico é uma mistura de fluoreto de hidrogênio e pentafluoreto de antimônio , contendo vários cátions e ânions (o mais simples é o H
2F+
e Sb F-
6) Essa substância é um superácido que pode ser mais de um bilhão de vezes mais forte do que o ácido sulfúrico 100% puro , dependendo da proporção de seus ingredientes. Tem sido demonstrado para protonar mesmo hidrocarbonetos para se obter pentacoordinate carbocátions ( iões de carbono ). Extremo cuidado deve ser tomado ao manusear o ácido fluoroantimônico. É excepcionalmente corrosivo, mas pode ser armazenado em recipientes revestidos com PTFE (Teflon).
Composição química
A reação para produzir ácido fluoroantimônico resulta na formação do íon fluorônio como uma espécie principal em equilíbrio:
- SbF 5 + 2 HF ⇌ SbF-
6+ H 2 F +
No entanto, a especiação de "ácido fluoroantimônico" é complexa e consiste em uma mistura de prótons solvatados em HF, [ (HF)
nH]+
(como H
3F+
2), e SbF 5 -adutos de fluoreto (como Sb
4F-
21) Assim, a fórmula " [H
2F]+
SbF-
6"é uma aproximação conveniente, mas simplificada da verdadeira composição. No entanto, a acidez extrema desta mistura é evidente a partir da capacidade excepcionalmente pobre de aceitação de prótons das espécies presentes em solução. Fluoreto de hidrogênio, um ácido fraco em solução aquosa que normalmente não é considerada como tendo qualquer basicidade de Brønsted apreciável, é de fato a base de Brønsted mais forte na mistura, protonando para H 2 F + da mesma forma que a água protonata para H 3 O + em ácido aquoso. Como resultado, o ácido é frequentemente disse conter " prótons nus ", embora os prótons "livres" estejam, na verdade, sempre ligados a moléculas de fluoreto de hidrogênio . É o íon fluorônio responsável pela extrema acidez do ácido fluoroantimônico. Os prótons migram facilmente através da solução, movendo-se de H 2 F + a HF, quando presente, pelo mecanismo de Grotthuss .
Dois produtos foram cristalizados a partir de HF-SBF 5 misturas, e ambos foram analisados por raios-X de cristal único cristalografia . Esses sais têm as fórmulas [H
2F+
] [Sb
2F-
11] e [H
3F+
2] [Sb
2F-
11] . Em ambos os sais, o ânion é Sb
2F-
11. Como mencionado acima, SbF-
6é fracamente básico; o ânion maior Sb
2F-
11 deverá ser ainda mais fraco.
Acidez
O ácido fluoroantimônico é o superácido mais forte com base no valor medido de sua função de acidez de Hammett ( H 0 ), que foi determinada para diferentes proporções de HF: SbF 5 . Enquanto o H 0 de HF puro é −15, a adição de apenas 1 mol% de SbF 5 o reduz para cerca de −20. No entanto, a adição adicional de SbF 5 resulta em retornos decrescentes rapidamente, com H 0 atingindo −21 a 10 mol%. O uso de uma base extremamente fraca como indicador mostra que o menor H 0 atingível , mesmo com> 50 mol% SbF 5 , está em algum lugar entre −21 e −23. Os seguintes valores de H 0 mostram que o ácido fluoroantimônico é muito mais forte do que outros superácidos. O aumento da acidez é indicado por valores menores (neste caso, mais negativos) de H 0 .
- Ácido fluoroantimônico (−23 < H 0 <−21)
- Ácido mágico ( H 0 = −19,2)
- Ácido carborano ( H 0 <−18)
- Ácido fluorossulfúrico ( H 0 = −15,1)
- Ácido trifílico ( H 0 = −14,9)
Dos acima, apenas os ácidos carborano , cujo H 0 não pôde ser determinado diretamente devido aos seus altos pontos de fusão, podem ser ácidos mais fortes do que o ácido fluoroantimônico.
As fontes freqüentemente confundem o valor H 0 do ácido fluoroantimônico com seu p K a . O valor H 0 mede a capacidade de protonação do ácido líquido, e este valor foi diretamente determinado ou estimado para várias composições da mistura. O p K a, por outro lado, mede o equilíbrio da dissociação de prótons de uma espécie química discreta quando dissolvida em um solvente particular. Como o ácido fluoroantimônico não é uma única espécie química, seu valor de p K a não está bem definido.
A acidez da fase gasosa (GPA) de espécies individuais presentes na mistura foi calculada usando métodos da teoria funcional da densidade. (A fase de solução p K a s dessas espécies pode, em princípio, ser estimada levando em consideração as energias de solvatação, mas não parece ser relatada na literatura a partir de 2019.) Por exemplo, o par iônico [H 2 F] + · SbF-
6foi estimado para ter um GPA de 254 kcal / mol. Para comparação, o ácido triflico superácido comumente encontrado , TfOH, é um ácido substancialmente mais fraco por esta medida, com um GPA de 299 kcal / mol. No entanto, certos superácidos de carborano têm GPAs mais baixos do que [H 2 F] + · SbF-
6. Por exemplo, H (CHB 11 Cl 11 ) tem um GPA determinado experimentalmente de 241 kcal / mol.
Reações
O ácido fluorantimônico se decompõe termicamente quando aquecido, gerando gás fluoreto de hidrogênio livre e pentafluoreto de antimônio líquido. Em temperaturas tão baixas quanto 40 ° C, o ácido fluoroantimônico liberará HF na fase gasosa. O líquido de pentafluoreto de antimônio pode ser recuperado do ácido fluoroantimônico por aquecimento e liberação de HF na fase gasosa.
Formulários
Este ácido extraordinariamente forte protona quase todos os compostos orgânicos , muitas vezes causando desidrogenação ou desidratação. Em 1967, Bickel e Hogeveen mostraram que 2HF · SbF 5 removerá H 2 do isobutano e metano do neopentano para formar íons de carbênio :
- (CH 3 ) 3 CH + H + → (CH 3 ) 3 C + + H 2
- (CH 3 ) 4 C + H + → (CH 3 ) 3 C + + CH 4
Ele também é usado na fabricação de compostos de ouro de tetraxenônio .
Os materiais compatíveis com ácido fluoroantimônico como solvente incluem SO 2 ClF e dióxido de enxofre ; alguns clorofluorcarbonos também têm sido usados. Os recipientes para HF / SbF 5 são feitos de PTFE .
Segurança
HF / SbF 5 é uma substância extremamente corrosiva e tóxica que é sensível à umidade. Como acontece com a maioria dos ácidos fortes, o ácido fluoroantimônico pode reagir violentamente com a água devido à hidratação exotérmica . O aquecimento do ácido fluoroantimônico também é perigoso, pois se decompõe em gás de flúor tóxico . O principal método de contenção envolve o armazenamento em um recipiente de PTFE, pois o vidro se dissolve com o contato. Equipamentos de segurança devem ser usados em todos os momentos ao manusear ou chegar perto desta substância corrosiva, pois o ácido fluoroantimônico pode comer carne exposta até o osso enquanto reage violentamente com a água presente nas células humanas.