El superácido [1] (o superácido [2] ) es una sustancia o mezcla de sustancias cuyo parámetro de acidez supera la acidez del ácido sulfúrico al 100% . En este caso, el parámetro de acidez se toma como la capacidad de un ácido para protonar una base arbitraria y, de hecho, coincide con la función de acidez . Para ácido sulfúrico al 100 %, el parámetro de acidez es H 0 = −11,93 . La presencia de agua reduce la acidez de los superácidos, ya que en presencia de agua la fuerza del ácido está limitada por la acidez del ion hidronio H 3 O + .
El término superácido (usado en la literatura en inglés) fue introducido por James Conant en 1927 para clasificar los ácidos que son más fuertes que los ácidos minerales ordinarios . En 1994, George Ola recibió el Premio Nobel [3] por su investigación sobre los superácidos y sus aplicaciones en la observación directa de carbocationes .
El ácido mágico obtuvo su nombre por su excepcional capacidad para disolver la cera. Es una mezcla de pentafluoruro de antimonio , que es un ácido de Lewis , y ácido fluorosulfónico , un ácido de Bronsted . Uno de los sistemas superácidos más potentes es el ácido hexafluoroantimonio , una mezcla de ácido fluorhídrico y pentafluoruro de antimonio . En este sistema, el ácido fluorhídrico libera un protón (H + ), y la base conjugada (F - ) se aísla mediante un enlace de coordinación con el pentafluoruro de antimonio . Esto forma un gran anión octaédrico (SbF 6 - ), que es un nucleófilo muy débil y una base muy débil . Habiéndose vuelto "libre", el protón provoca la superacidez del sistema. El ácido de fluoroantimonio es 2⋅10 19 veces más fuerte que el ácido sulfúrico al 100 % .
Para caracterizar la acidez de sustancias en medios no acuosos, se utiliza la función de acidez de Hammett H 0 . Se conocen líquidos para los que H 0 es más negativo que para soluciones acuosas concentradas de ácidos muy fuertes, como HNO 3 , H 2 SO 4 . Estos líquidos se llaman superácidos. Ejemplos: H 2 SO 4 al 100 % ( H 0 = -12 ), ácido fluorosulfónico anhidro HSO 3 F ( H 0 = -15 ), mezcla de HF y SbF 5 ( H 0 = -28 ), solución al 7 % de SbF 5 en HSO 3 F ( H 0 \u003d -19.4 ). Una mezcla equimolar de HSO 3 F y SbF 5 se llama " ácido mágico ". La superacidez se debe a la excepcional debilidad de la interacción con el protón de los aniones correspondientes (HSO 4 - , SbF 6 - etc.). En un entorno de superácidos se protonan sustancias que normalmente no presentan propiedades básicas, en particular los hidrocarburos. Este fenómeno se utiliza en la práctica, principalmente en síntesis orgánica ( alquilación de Friedel-Crafts , hidrogenación de aceites , etc.).
Los superácidos simples incluyen los ácidos trifluorometanosulfónico (CF 3 SO 3 H), clorhídrico , clorosulfónico , pentafluoroetanosulfónico y fluorosulfónico (FSO 3 H). En muchos casos, el superácido no es un solo compuesto, sino una mezcla de compuestos combinados para lograr una alta acidez.
El ácido carborano es uno de los ácidos más fuertes disponibles en botellas. Es un millón de veces más fuerte que el ácido sulfúrico concentrado. Creado en la Universidad de California ( EE.UU. ) con la participación de empleados del Instituto de Catálisis de la Rama Siberiana de la Academia Rusa de Ciencias ( Novosibirsk ). El superácido más fuerte de todos, en este momento, es el ácido carboranoico fluorado .
El ácido más fuerte conocido de todos los sistemas es el ion hidruro de helio , pero este sistema no puede almacenarse en una cantidad apreciable.
Los superácidos de Lewis incluyen la mayoría de los pentafluoruros metálicos y trifluoruro de boro .