Ácido fluoroantimónico

Ácido fluoroantimónico
Nombre (IUPAC) sistemático
Hexafluoroantimonato (VI) de hidrógeno
General
Fórmula semidesarrollada	HF-SbF5
Fórmula molecular	n/d
Identificadores
Número CAS	[16950-06-4 [16950-06-4]]
Propiedades físicas
Apariencia	jarabe incoloro
Masa molar	236.808 g/mol
Propiedades químicas
Acidez (pKa)	-25
Solubilidad en agua	Se descompone, generando una explosión química
Peligrosidad
Frases R	R39/23/24/25-35
Valores en el SI y en condiciones normales (0 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario. Exenciones y referencias

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, el cual se ha demostrado que protona incluso a los hidrocarburos para producir carbocationes e 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:

Estructura

Se han cristalizado dos productos relacionados con las mezclas HF-SbF₅, y ambos han sido analizados 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:  pp. 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:  pp. 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:  pp. 635–6. doi:10.1039/C19670000635.