Acide magique

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Acide magique
Fluorosulfuric-acid-2D.pngAntimony-pentafluoride-2D.png
Composants de « l'acide magique ».
Identification
Nom IUPAC acide fluorosulfurique - pentafluoro-λ5-stibane (1:1)
No CAS 23854-38-8
No EINECS 245-915-8
Propriétés chimiques
Formule brute HF6O3SSb
Masse molaire[1] 316,822 ± 0,007 g/mol
H 0,32 %, F 35,98 %, O 15,15 %, S 10,12 %, Sb 38,43 %,
pKa -20
Précautions
Directive 67/548/EEC[2]
Toxique
T



Transport[2]
-
   2922   
SGH[2]
SGH05 : CorrosifSGH06 : ToxiqueSGH09 : Danger pour le milieu aquatique
Danger
H302, H314, H331, H411, P261, P273, P280, P305, P310, P338, P351,
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

L’acide magique est un superacide de formule HFSO3·SbF5 et de pKa voisin de -20 résultant du mélange équimolaire d'acide fluorosulfurique HFSO3 et de pentafluorure d'antimoine SbF5. On l'appelle « magique » en référence au fait que cet acide est suffisamment fort pour protoner les hydrocarbures, ce qui a été spectaculairement illustré par J. Lukas, un chercheur postdoctoral allemand de l'équipe du chimiste américain George A. Olah (prix Nobel de chimie 1994), qui est parvenu à dissoudre une bougie dans ce mélange.

Propriétés et réactions chimiques[modifier | modifier le code]

Un mélange HFSO3 - SbF5 1:1 conduit à l'espèce chimique HFSO3·SbF5, qui s'ionise presque totalement en H+ et [SbF5OSO2F]- :

HFSO3·SbF5 → H+ + SbF6- + SO3

avec un pKa inférieur à -20[3] (par comparaison, celui l'acide sulfurique à 100 % est de l'ordre de -3).

Au contact de l'eau, l'acide magique s'hydrolyse de façon explosive en acide sulfurique H2SO4 et acide fluoroantimonique HSbF6, ce dernier étant le plus fort des superacides connus :

HFSO3·SbF5 + H2OH2SO4 + HSbF6

Olah et al. ont publié en mai 1968 la conversion du méthane CH4 en carbocation tert-butyle C+(CH3)3 par l'acide magique à 140 °C[4]. La réaction commence par la protonation du méthane en méthanium CH5+, qui se dissocie immédiatement en hydrogène H2 et méthylium CH3+, ce dernier réagissant à son tour avec le méthane restant :

CH4 + H+CH5+
CH5+H2 + CH3+
CH3+ + 3 CH4C+(CH3)3 + 3 H2


Références[modifier | modifier le code]

  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. a, b et c SIGMA-ALDRICH
  3. (en) University of Memphis, Department of Chemistry – novembre 2010 « Section 8 Sykes CH5 electron deficient centers. » CHEM 43-6311, page 1.
  4. (en) George A. Olah, Richard H. Schlosberg, « Chemistry in super acids. I. Hydrogen exchange and polycondensation of methane and alkanes in FSO3H-SbF5 ("magic acid") solution. Protonation of alkanes and the intermediacy of CH5+ and related hydrocarbon ions. The high chemical reactivity of "paraffins" in ionic solution reactions », Journal of the American Chemical Society, vol. 90, no 10,‎ mai 1968, p. 2726-2727 (lire en ligne)
    DOI:10.1021/ja01012a066

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]