حمض الفلوروأنتيمونيك

حمض الفلوروأنتيمونيك هو خليط من ^فلوريد الهيدروجين وخماسي فلوريد الأنتيمون ، ويحتوي على كاتيونات وأنيونات متنوعة ، أبسطها أيون _{الفلورونيوم} ( H₂F⁺ ) وفلوروأنتيمونات ( SbF⁻ ) . يُعد هذا الخليط أقوى حمض فائق معروف ، فهو أقوى من حمض الكبريتيك النقي بعدة مراتب، وفقًا لدالة حموضة هاميت . بل إنه يُبرتِن بعض الهيدروكربونات لإنتاج كاتيونات كربونيوم خماسية التناسق . [ 3 ^{] ومثل} سلفه فلوريد الهيدروجين ، فإنه يُهاجم الزجاج، ولكن يمكن تخزينه في حاويات مُبطّنة بمادة PTFE (التفلون ) . [ 4 ^]

يتكون حمض الفلوروأنتيمونيك من خلال دمج فلوريد الهيدروجين وخماسي فلوريد الأنتيمون :

SbF₅ ₊ 2 HF ^⇌ SbF₆⁻ + H₂F⁺_​

يُعدّ تحديد أنواع حمض الفلوروأنتيمونيك (أي قائمة مكوناته) أمرًا معقدًا. تُظهر القياسات الطيفية أن حمض الفلوروأنتيمونيك يتكون من خليط من البروتونات المذابة في فلوريد الهيدروجين، [ ( HF) _nH ] ⁺ (مثل H3F + 2 )، _{ومضافات} الفلوريد مع SbF5 _، [ (SbF5 ₎ nF _] − ⁽ مثل Sb4F − 21 ). لذا، فإن الصيغة " [ _H2F ] ⁺ [ SbF6 ] ^{− " تُعدّ تقريبًا} _{مناسبًا ولكنه مُبسّط} للغاية للتركيب الحقيقي. ^{[ 5 ]}

مع ذلك، تتضح الحموضة الشديدة لهذا المزيج من خلال ضعف قدرة الأنواع الموجودة في المحلول على استقبال البروتونات. فلوريد الهيدروجين، وهو حمض ضعيف في المحلول المائي، والذي يُعتقد عادةً أنه لا يمتلك أي قاعدية برونستد ملحوظة _، ^هو في الواقع أقوى قاعدة برونستد في المزيج، حيث يتأين إلى H₂F⁺ بنفس طريقة تأين الماء إلى H₃O⁺ في الحمض _المائي ^. أيون الفلورونيوم هو المسؤول عن الحموضة الشديدة لحمض الفلوروأنتيمونيك . تنتقل البروتونات بسهولة عبر المحلول، من H₂F⁺ إلى ^HF ، إن وُجد ^، وفقًا لآلية غروثوس . ^{[ 6} _]

تمّت بلورة منتجين مرتبطين من ^مخاليط HF-SbF₅ _، وخضع كلاهما للتحليل باستخدام تقنية حيود الأشعة السينية على البلورات المفردة _. لهذين الملحين الصيغتان [ _H₂F⁺ ] [ Sb₂F⁻ ^] و [ H₃F⁺² ] [ _Sb₂F⁻ ] . في كلا الملحين ، الأنيون هو Sb₂F⁻ . وكما ^ذُكر سابقًا ، فإن _{SbF₆ قاعدي} ضعيف ^؛ ومن المتوقع _أن يكون الأنيون الأكبر Sb₂F⁻ قاعدة أضعف . [ 7 ]

يُعد حمض الفلوروأنتيمونيك أقوى الأحماض الفائقة بناءً على القيمة المقاسة لدالة حموضة هاميت ( H₀ ₎ ، والتي تم تحديدها لنسب مختلفة من HF: SbF₅ . قيمة _H₀ لـ HF _{هيتتراوح قيم} H₀ لمحاليل HF بين -15.1 ± 0.1من -20 إلى−22 ± 1 مع ارتفاع النسبة المئوية المولية لـ SbF _{5 من}من 1% إلى أكثر50% . أدنى قيمة تم الوصول إليها لـ H ₀ هي حوالي -28 (على الرغم من أن بعض المصادر قد ذكرت قيمًا أقل من -31). ^{[ 8 ] [ 9 ]}

توفر قيم H ₀ التالية مقارنة مع الأحماض الفائقة الأخرى. ^{[ 10 ]}

من بين ما سبق، قد تكون أحماض الكربوران فقط ، التي لم يكن من الممكن تحديد درجة انصهارها _{مباشرةً} بسبب ارتفاع درجات انصهارها، أحماضًا أقوى من حمض الفلوروأنتيمونيك. ^{[ 10 ] [ 4 ]}

تقيس قيمة H₀ قدرة الحمض السائل على البروتنة، وقد تم تحديد هذه القيمة أو تقديرها مباشرةً لتراكيب مختلفة من الخليط. _أما قيمة pKa، فتقيس توازن تفكك البروتون لنوع كيميائي محدد عند إذابته في مذيب معين. ولأن حمض الفلوروأنتيمونيك ليس نوعًا كيميائيًا واحدًا، فإن قيمة pKa الخاصة _به غير _محددة بدقة .

تم حساب حموضة الطور الغازي ( GPA) للأنواع الفردية الموجودة في الخليط باستخدام طرق نظرية الكثافة الوظيفية. ^{[ 5 ]} _{(من حيث المبدأ، يمكن تقدير قيم} pKa في المحلول لهذه الأنواع بأخذ طاقات الذوبان في الاعتبار، ولكن لم يتم الإبلاغ عنها في الأدبيات حتى عام 2019). على سبيل المثال، قُدِّرت حموضة الطور الغازي للزوج الأيوني [ H₂F ] _⁺ ^· [ SbF₆ ] ^{⁻ بـ} ₁₀₆₀ كيلوجول /مول . وللمقارنة، يُعد حمض التريفليك (TfOH)، وهو حمض فائق شائع، أضعف بكثير وفقًا لهذا المقياس، حيث تبلغ حموضة الطور الغازي له 1250 كيلوجول/مول . ^{[ 11 ]} ومع ذلك، فإن بعض الأحماض الفائقة من نوع الكربوران لها _حموضة طور غازي أقل من حموضة [ H₂F ] ^⁺ · [ SbF₆ _] ⁻ ^. على سبيل المثال، يمتلك H(CHB ₁₁ Cl ₁₁ ) قيمة GPA محددة تجريبياً تبلغ 1010 كيلوجول/مول . ^{[ 12 ]}   

يُعد محلول حمض الفلوروأنتيمونيك شديد التفاعل لدرجة يصعب معها تحديد الأوساط التي يكون فيها غير متفاعل. تشمل المواد المتوافقة كمذيبات لحمض الفلوروأنتيمونيك كلوريد فلوريد السلفوريل ₍ SO₂ClF₅ ) وثاني أكسيد الكبريت ( SO₂ ₎ ؛ كما استُخدمت بعض مركبات الكلوروفلوروكربون . تُصنع حاويات HF-SbF₅ _من مادة PTFE . ^{[ 4 ]}

تتحلل محاليل حمض الفلوروأنتيمونيك عند تسخينها، مما يؤدي إلى توليد غاز فلوريد الهيدروجين الحر وخماسي فلوريد الأنتيمون السائل عند درجة حرارة 40 درجة مئوية (104 درجة فهرنهايت) .  

باعتبارها حمضًا فائقًا ، تقوم محاليل حمض الفلوروأنتيمونيك ببروتنة جميع المركبات العضوية تقريبًا، مما يؤدي غالبًا إلى نزع الهيدروجين أو الجفاف. في عام 1967، أظهر بيكل وهوجيفين أن 2HF · SbF ₅ يتفاعل مع الإيزوبيوتان والنيوبنتان لتكوين أيونات الكربونيوم : ^{[ 13 ] [ 14 ]}

(CH ₃ ) ₃ CH + H ⁺ → (CH ₃ ) ₃ C ⁺ + H ₂

(CH ₃ ) ₄ C + H ⁺ → (CH ₃ ) ₃ C ⁺ + CH ₄

كما يُستخدم في تركيب معقدات رباعي سينونو الذهب . ^{[ 15 ]}

يُعدّ مركب HF-SbF ₅ مادة شديدة التآكل تتفاعل بشدة مع الماء. كما أن تسخينه خطير أيضاً، لأنه يتحلل إلى فلوريد الهيدروجين السام .

• حمض الفلوروبوريك
• حمض الفلوروسلفوريك
• حمض الهيكسافلوروفوسفوريك