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:

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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.