Loading article…
| |
| |
 PFAボトルに保存されたフルオロアンチモン酸
| |
| 名前 | |
|---|---|
| IUPAC名
フルオロアンチモン酸
| |
| 体系的なIUPAC名
ヘキサフルオロアンチモン酸 | |
その他の名前
| |
| 識別子 | |
| |
3Dモデル（JSmol）
|
|
| ケムスパイダー |
|
| ECHA 情報カード | 100.037.279 |
| EC番号 |
|
パブケム CID
|
|
CompTox ダッシュボード ( EPA )
|
|
| |
| |
| プロパティ | |
| モル質量 | 236.756グラム/モル |
| 外観 | 無色の発煙液体 |
| 密度 | 2.885グラム/ cm3 |
| 沸点 | 40 °C (104 °F; 313 K) (分解) |
| 爆発的に反応する | |
| 溶解度 | SO 2 ClF、SO 2 |
| 関連化合物 | |
関連酸
|
五フッ化アンチモン フッ化水素 マジックアシッド |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
 確認する （何ですか ？）
 インフォボックス参照
| |
フッ化アンチモン酸は、フッ化水素と五フッ化アンチモンの混合物であり、さまざまな陽イオンと陰イオン（最も単純なものはH
2ふ+
およびSb F−
6）。この混合物は超酸であり、その腐食性はハメットの酸性度関数で測定すると純粋な硫酸の何兆倍も強い。炭化水素の一部をプロトン化して五配位カルボカチオン（カルボニウムイオン）を生成する。 [ 1]前駆物質のフッ化水素と同様にガラスを侵食するが、PTFE （テフロン）またはPFAで裏打ちされた容器に保存できる。
化学組成
フッ化アンチモン酸は、フッ化水素と五フッ化アンチモンを組み合わせて生成されます。
- SbF 5 + 2 HF ⇌ SbF−
6+ H 2 F +
フルオロアンチモン酸のスペシエーション（すなわち、成分の一覧）は複雑である。分光測定によると、フルオロアンチモン酸はHF溶媒和プロトンの混合物である[ (HF) n H] +（例えばH 3 F+2）、およびフッ化物のSbF 5付加物、[(SbF 5 ) n F] –（例えばSb 4 F−21）。したがって、式「[H 2 F] + [SbF 6 ] −」は、実際の組成の便利な近似値ではあるが、過度に単純化されたものである。[2] それでも、この混合物の極端な酸性は、溶液中に存在する種の劣ったプロトン受容能力から明らかである。フッ化水素は、通常、顕著なブレンステッド塩基性を持たないと考えられている水溶液中の弱酸であるが、実際には混合物中で最も強いブレンステッド塩基であり、水が水性酸中でH 3 O +にプロトン化するのと同じように、 H 2 F +にプロトン化する。フルオロアンチモン酸の極端な酸性の原因はフルオロニウムイオンである。プロトンは溶液中を容易に移動し、存在する場合はグロッタス機構によってH 2 F +からHFに移動する。[3]
HF-SbF 5混合物から2つの関連生成物が結晶化され、両方とも単結晶X線結晶構造解析によって分析されました。これらの塩の式は[H
2ふ+
] [Sb
2ふ−
11]と[H
3ふ+
2] [Sb
2ふ−
11]両方の塩において、陰イオンはSbである。
2ふ−
11[4]前述のように、SbF−
6は弱塩基性であり、より大きな陰イオンSb
2ふ−
11さらに弱い基盤になると予想されます。
酸度
フルオロアンチモン酸は、様々な HF:SbF 5比率で測定されたハメット酸性度関数( H 0 )の測定値に基づくと、最も強い超酸です。HF のH 0は -15 です。[5] 1 mol % の SbF 5 を含む HF 溶液は-20 です。10 mol % の場合、 H 0は -21 です。50 mol % を超える SbF 5の場合、H 0 は -21 から -23 の間です。達成される最低の H 0 は約 -28 です。[6] [7] [8] 次の H 0 値は、フルオロアンチモン酸が他の超酸よりも強いことを示しています。[9] 酸性度が増加すると、H 0の値が小さくなります(この場合は、より負の値になります) 。
- フルオロアンチモン酸 (−23 > H 0 > −28)
- 魔法酸（H 0 = −23）
- カルボラン酸（H 0 < −18）
- フッ化硫酸（H 0 = −15）
- トリフルオロメタンスルホン酸（H 0 = −15）
- 過塩素酸（H 0 = −13）
上記の酸のうち、融点が高いためH0を直接測定できなかったカルボラン酸のみがフルオロアンチモン酸よりも強い酸である可能性がある。 [9] [10]
H 0値は、バルクの液体酸のプロトン化能力を測定するもので、この値は混合物のさまざまな組成に対して直接決定または推定されています。一方、p Kaは、特定の溶媒に溶解した個別の化学種のプロトン解離の平衡を測定します。フルオロアンチモン酸は単一の化学種ではないため、その p Ka値は明確に定義されていません。[引用が必要]
混合物中に存在する個々の種の気相酸性度（ GPA）は、密度汎関数法を用いて計算されている。 [2] （これらの種の溶液相p K a sは、原理的には溶媒和エネルギーを考慮して推定できるが、2019年現在、文献には報告されていないようだ。）例えば、イオン対[H 2 F] + · SbF–
6のGPAは254 kcal/molと推定された。比較のために、よく見られる超酸トリフルオロメタンスルホン酸（TfOH）は、この基準ではかなり弱い酸であり、GPAは299 kcal/molである。[11] しかし、特定のカルボラン超酸のGPAは[H 2 F] + · SbFよりも低い。–
6例えば、H(CHB 11 Cl 11 )のGPAは実験的に241 kcal/molと決定されている。[12]
反応
フルオロアンチモン酸溶液は非常に反応性が高いため、反応しない媒体を特定するのは困難です。フルオロアンチモン酸を溶媒として使用できる物質には、 SO 2 ClF、二酸化硫黄などがあります。また、一部のクロロフルオロカーボンも使用されています。HF/SbF 5の容器はPTFEで作られています。[要出典]
フッ化アンチモン酸溶液は加熱すると分解し、40℃の温度で遊離フッ化水素ガスと液体五フッ化アンチモンを生成する。[13]
超強酸であるフルオロアンチモン酸溶液は、ほぼすべての有機化合物をプロトン化し、しばしば脱水素化または脱水を引き起こす。1967年、ビッケルとホーヘフェーンは、2HF·SbF 5がイソブタンおよびネオペンタンと反応してカルベニウムイオンを形成することを示しました。[14] [15]
- （CH 3）3 CH + H + → （CH 3）3 C + + H 2
- (CH 3 ) 4 C + H + → (CH 3 ) 3 C + + CH 4
また、テトラキセノノ金錯体の合成にも使用される。[16]
安全性
| 危険 | |
|---|---|
| 労働安全衛生（OHS/OSH）： | |
主な危険
|
極めて腐食性、毒性、加水分解が激しい、酸化剤 |
| GHSラベル: | |
     
| |
| 危険 | |
| H240、H271、H290、H300+H310+H330、H314、H350、H410、H411、H441 | |
| P260、P264、P273、 P280、P284 、P301+P310、P312、P314、P316、P318、P320、P322 、 P324 、P326、 P328、 P328、P329、P330、P331、P332、P333、P334、P336、P338、P3 | |
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
HF/SbF 5 は水と激しく反応する腐食性の高い物質です。加熱すると有毒なフッ化水素ガスに分解するため、これも危険です。発煙して有毒な超酸には、適切な個人用保護具を使用する必要があります。必須の手袋とゴーグルに加えて、フェイスシールドと呼吸器の使用も必要です。この酸は手袋と反応する可能性があるため、通常の実験用手袋は推奨されません。[10] フッ化アンチモン酸は人体のあらゆる化合物をプロトン化できるため、この腐食性物質を取り扱うときや近くに行くときは常に安全具を着用する必要があります。[17]
参照
参考文献
- ^ Olah, GA (2001). 『魔法の化学の人生：ノーベル賞受賞者の自伝的考察』John Wiley and Sons . pp. 100–101. ISBN 978-0-471-15743-4。
- ^ ab エステベス、ピエール M.ラミレス＝ソリス、アレハンドロ。モタ、クラウディオ JA (2002 年 3 月)。 「HF/SbF 5における超酸求電子種の性質: 密度汎関数理論の研究」。アメリカ化学会誌。124 (11): 2672–2677。土井：10.1021/ja011151k。ISSN 0002-7863。PMID 11890818。
- ^ Klein, Michael L. (2000 年 10 月 25 日). 「Getting the Jump on Superacids」(PDF) . Pittsburgh Supercomputing Center (PSC). 2012 年 5 月 31 日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2012 年 4 月 15 日閲覧。
- ^ ムーツ、ディートリッヒ;バートマン、クレメンス（1988 年 3 月）。 「フルオロニウムイオン H 2 F +およびH
3ふ+
2: 結晶構造解析による特性評価". Angewandte Chemie International Edition . 27 (3): 391–392. doi :10.1002/anie.198803911. - ^ Waters, Charlie (2023-12-21). 「超酸：世界で最も強い酸」. Chemniverse . 2024-10-31閲覧。
- ^ 超酸化学。オラ、ジョージ A. (ジョージ アンドリュー)、1927 ～ 2017 年。 オラ、ジョージ A. (ジョージ アンドリュー)、1927 ～ 2017 年。 (第2版)。ニュージャージー州ホーボーケン：ワイリー。 2009.ISBN 9780470421543. OCLC 391334955.
{{cite book}}: CS1 メンテナンス: その他 (リンク) - ^ Olah, GA (2005). 「半世紀の研究における従来の境界の越え方」. Journal of Organic Chemistry . 70 (7): 2413–2429. doi :10.1021/jo040285o. PMID 15787527.
- ^ HF-SbF 5混合物のH 0値は –28 と低いと 推定されています。90 % SbF 5の FSO 3 H-SbF 5ではH 0値が –27 まで下がると推定されていますが、他の測定ではマジック酸またはフルオロアンチモン酸のいずれの場合もH 0値が約 –24 より低くなることは確認されていません。
- ^ ab Gillespie, RJ; Peel, TE (1973-08-01). 「いくつかの超酸システムのハメット酸性度関数。II. 硫酸-[fsa]、フッ化硫酸カリウム-[fsa]、[fsa]-三酸化硫黄、[fsa]-五フッ化ヒ素、[sfa]-五フッ化アンチモン、[fsa]-五フッ化アンチモン-三酸化硫黄のシステム」。アメリカ化学会誌。95 (16): 5173–5178。doi :10.1021/ja00797a013。ISSN 0002-7863 。
- ^ ab Olah, GA ; Prakash, GK Surya; Wang, Qi; Li, Xing-ya (2001 年 4 月 15 日). 「フッ化水素-フッ化アンチモン (V)」.有機合成試薬百科事典. ニューヨーク: John Wiley and Sons . doi :10.1002/047084289X.rh037m. ISBN 9780470842898。
- ^ コッペル、イルマール A.;バーク、ピーター。コッペル、イーヴァル。レイト、イヴォ。園田 隆明三島正明（2000年5月） 「いくつかの中性ブレンステッド超酸の気相酸性度: DFT および ab Initio 研究」。アメリカ化学会誌。122 (21): 5114–5124。土井：10.1021/ja0000753。ISSN 0002-7863。
- ^ マイヤー、マシュー・M.; ワン、シュエビン; リード、クリストファー・A.; ワン、ライシェン; カス、スティーブン・R. (2009-12-23). 「弱点の調査による強点の評価: カルボランアニオンの電子結合エネルギーとカルボラン酸の気相酸性度の実験的測定」アメリカ化学会誌。131 (50): 18050–18051. doi :10.1021/ja908964h. ISSN 0002-7863. PMID 19950932. S2CID 30532320.
- ^ オルデリク、ジャン (1966 年 12 月)。 「Werkwijze ter bereiding van halogeenverbindingen van vijfwaardig antimoon」。オランダ特許出願。 NL 6508096 A.
- ^ Bickel, AF; Gaasbeek, CJ; Hogeveen, H.; Oelderik, JM; Platteeuw, JC (1967). 「強酸性溶液中の化学と分光法: 脂肪族炭酸イオンと水素の可逆反応」. Chemical Communications . 1967 (13): 634–635. doi :10.1039/C19670000634.
- ^ Hogeveen, H.; Bickel, AF (1967). 「強酸性溶液中の化学と分光法：アルカン-炭素のプロトンによる求電子置換」. Chemical Communications . 1967 (13): 635–636. doi :10.1039/C19670000635.
- ^ Konrad Seppelt、Stefan Seidel、Seppelt、K (2000-10-06)。「キセノンを複合配位子として: AuXe中のテトラキセノン金(II)カチオン2+
4 円（Sb
2ふ−
11）
2「.サイエンス. 290 (5489): 117–118.書誌コード:2000Sci...290..117S. doi :10.1126/science.290.5489.117. PMID 11021792. - ^ 「世界最強の超酸とは何か?」ThoughtCo 2017年4月6日閲覧。