Ácido fluoroantimónico

El ácido fluoroantimónico HSbF₆ es una mezcla de fluoruro de hidrógeno y pentafluoruro de antimonio en diversas proporciones.^[1] La proporción 1:1 conduce al superácido más fuerte conocido, que ha sido demostrado que protona incluso a los hidrocarburos para producir carbocationes y H₂.

La reacción de fluoruro de hidrógeno (HF) y SbF₅ es exotérmica. HF libera el catión (H⁺), y su base conjugada (F⁻) es secuestrada por una o más moléculas de SbF₅ para producir SbF₆⁻ octaédrico. Este anión se clasifica como no coordinante, porque es tanto un nucleófilo débil y una base muy débil. El catión H⁺ permanece efectivamente "desnudo", lo que trae como consecuencia la extrema acidez del sistema. El ácido fluoroantimónico es 2×10¹⁹ veces más fuerte que el ácido sulfúrico. La reacción del fluoruro de hidrógeno y pentafluoruro de antimonio procede como sigue:

Conocimientos adicionales recomendados

Procedimientos normalizados de trabajo (PNT) para la comprobación de balanzas

Guía de técnicas básicas de medición en el laboratorio

Cómo realizar un pesaje correcto

Estructura

Se ha cristalizado dos productos relacionados con las mezclas HF-SbF₅, y ambas han sido analizadas por cristalografía de rayos-X de un solo cristal. Estas sales tienen las fórmulas [H₂F⁺][Sb₂F₁₁⁻] y [H₃F₂⁺][Sb₂F₁₁⁻]. En ambas sales, el anión es Sb₂F₁₁⁻.^[2] Como se mencionó anteriormente, SbF₆⁻ está clasificado como una base débil; el monoanión de mayor tamaño Sb₂F₁₁⁻ sería más débil aún.

Comparación con otros ácidos

Los siguientes valores están basados en la función de acidez de Hammett. La acidez se indica con valores negativos de H₀.

• Ácido fluoroantimónico (1990) (H₀ Value = −31.3)
• Ácido mágico (1974) (H₀ Value = −19.2)
• Superácido carborano (1969) (H₀ Value = −18.0)
• Ácido fluorosulfúrico (1944) (H₀ Value = −15.1)
• Ácido tríflico (1940) (H₀ Value = −14.9)

Aplicaciones

Este ácido extraordinariamente fuerte protona casi todos los compuestos orgánicos. En 1967, Bickel y Hogeveen mostraron que la mezcla HF-SbF₅ eliminará H₂ del metilpropano y metano del neopentano:^{[3] [4]}

(CH₃)₃CH + H⁺ → (CH₃)₃C⁺ + H₂

(CH₃)₄C + H⁺ → (CH₃)₃C⁺ + CH₄

Seguridad

HF-SbF₅ se descompone por acción del agua de forma rápida y explosiva. Reacciona con prácticamente todos los solventes conocidos.^[1] Algunos solventes que se ha probado que son compatibles con HF-SbF₅ son el clorofluoruro de sulfurilo y el óxido de azufre (IV). También se han usado clorofluorocarbonos como solventes. Los contenedores para HF-SbF₅ están hechos de PTFE.

Referencias

1. ↑ ^{a b} Olah, G. A.; Prakash, G. K. S.; Wang, Q.; Li, X. “Hydrogen Fluoride–Antimony(V) Fluoride” in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, New York. DOI: 10.1002/047084289.
2. ↑ Mootz, D.; Bartmann, K. (1988). "The Fluoronium Ions H₂F⁺ and H₃F₂⁺: Characterization by Crystal Structure Analysis". Angewandte Chemie, International Edition in English 27: 391–392. DOI:10.1002/anie.198803911.
3. ↑ 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: 634–5. DOI:10.1039/C19670000634.
4. ↑ Hogeveen, H.; Bickel, A. F. (1967). "Chemistry and spectroscopy in strongly acidic solutions: electrophilic substitution at alkane-carbon by protons". Chemical Communications 1967: 635–6. DOI:10.1039/C19670000635.