Supersäuren – spezielle Formen von Säuren

Neben den bisher beschriebenen (wässrigen) Säuren gibt es auch noch Säuren, deren Acidität in wasserfreiem Zustand um mehrere Zehnerpotenzen größer ist, als wässrige Säuren. Diese (wasserfreien) Säuren bezeichnet man auch Supersäuren. Für diese Supersäuren ist die normale pH-Skala von 0 – 14 nicht mehr geeignet.

Supersäuren:

Alle Supersäuren sind stärker als konzentrierte Schwefelsäure (pKs-Wert = -3,9) und haben somit einen pKs-Wert im negativen Bereich. Daher ist die normale pH-Skala nicht mehr geeignet, weshalb zur Beschreibung der Säurestärke von Supersäuren die sogenannte Hammettsche Aciditätsfunktion verwendet wird.

Supersäuren sind durch ihrer Säurestärke in der Lage, Stoffe zu protonieren, die mit normalen Säuren nicht möglich sind.  Die ist aber nur in wasserfreien Reaktionssystemen möglich. In einer wässrigen Lösung ist es nicht möglich, das Vorliegen einer Supersäure eine und einer “normale” Säure zu unterscheiden.

Aciditätsskala:

Zur Angabe der Säurestärke wird die Hammettsche Aciditätsfunktion verwendet

Beispiele für Supersäuren:

Supersäuren sind im allgemeinen Gemische, die aus einer sehr starken Brönsted-Säure und einer starken Lewis-Säure bestehen

  • Fluorsulfonsäure HSO3F
  • Fluor-Antimonsäure HSbF6 bzw. HF/SbF5

Supersäuren – spezielle Formen von Säuren – Testfragen/-aufgaben

1. Was versteht man unter dem Begriff “Supersäure”?

Unter einer Supersäure versteht man eine Säure, die stärker ist als alle Protonsäuren.

2. Welche Eigenschaften haben Supersäuren?

Supersäuren haben die Eigenschaft, dass sie extrem protonengebend sind und selbst äußerst stabile Moleküle protonieren können. Außerdem sind sie in der Regel stark ätzen und korrosiv.

3. Was ist eine bekannte Supersäure und wie wurde sie entwickelt?

Die bekannteste Supersäure ist die sog. “Magische Säure“. Diese wurde durch Mischen von Fluor-Antimon-Säure (HSbF6) mit Flusssäure (HF) entwickelt.

4. Welche Anwendungen haben Supersäuren in der Chemie?

Supersäuren finden Anwendung in der Chemie für spezielle Reaktionsmechanismen, beispielsweise in der Petrochemie zur Isomerisierung von Alkanen.

5. Was ist die Hammett-Säure-Base-Theorie?

Die Hammett-Säure-Base-Theorie ist ein Modell zur Beschreibung der Säurestärke und definiert eine Supersäure als eine Säure, die stärker ist als 100-prozentige Schwefelsäure.

6. Was ist die Brønsted-Lowry-Theorie?

Die Brønsted-Lowry-Theorie definiert Säuren als Protonendonatoren und Basen als Protonenakzeptoren. In diesem Zusammenhang sind Supersäuren extreme Protonendonatoren.

7. Wie wird die Stärke einer Säure gemessen?

Die Stärke einer Säure wird durch den pKs-Wert gemessen. Je niedriger der pKs-Wert, desto stärker ist die Säure. Supersäuren haben extrem niedrige pKs-Werte.

8. Was passiert bei der Protonierung von Molekülen durch Supersäuren?

Bei der Protonierung werden Moleküle durch Supersäuren in Kationen und Anionen gespalten. Supersäuren können sogar eher stabile Verbindungen wie Methan protonieren.

9. Wo müssen Supersäuren gelagert werden?

Supersäuren müssen in speziellen Behältern gelagert werden, da sie zahlreiche Materialien angreifen und zerstören können.

10. Wie gefährlich sind Supersäuren?

Supersäuren sind extrem gefährlich und müssen mit äußerster Sorgfalt behandelt werden. Sie können schwere Verletzungen verursachen und sind stark ätzend.

Autor: , Letzte Aktualisierung: 08. Mai 2024
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