Acide magique

	Acide magique
	; Composants de « l'acide magique ».
Identification
Nom UICPA	acide fluorosulfurique - pentafluoro-λ5-stibane (1:1)
No CAS	23854-38-8
No ECHA	100.041.727
No CE	245-915-8
Propriétés chimiques
Formule	H[SbF5OSO2F]
Masse molaire	316,822 ± 0,007 g/mol ; H 0,32 %, F 35,98 %, O 15,15 %, S 10,12 %, Sb 38,43 %,
pKa	−20
Précautions
SGH
	; DangerH302, H314, H331, H411, P261, P273, P280, P305, P310, P338 et P351
Transport
	-
	2922
	Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
	modifier

L’acide magique est un superacide de formule HSO₃F·SbF₅ et de pK_a voisin de −20 résultant du mélange équimolaire d'acide fluorosulfurique HSO₃F 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

Un mélange HSO₃F - SbF₅ 1:1 conduit à l'espèce chimique HSO₃F·SbF₅, qui s'ionise presque totalement en H⁺ et [SbF₅OSO₂F]⁻ :

HSO₃F·SbF₅ → H⁺ + SbF₆⁻ + SO₃

avec un pK_a inférieur à -20^[3] (par comparaison, celui de 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 :

HSO₃F·SbF₅ + H₂O → H₂SO₄ + 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 CH₄ → C⁺(CH₃)₃ + 3 H₂

Références

↑ Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
↑ ^{a b et c} SIGMA-ALDRICH
↑ (en) University of Memphis, Department of Chemistry – novembre 2010 « Section 8 Sykes CH5 electron deficient centers. » CHEM 43-6311, page 1.
↑ (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, n^o 10,‎ mai 1968, p. 2726-2727 (lire en ligne)
DOI 10.1021/ja01012a066

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

(en) University of Southern California – 8 décembre 1994 « My search for carbocations and their role in chemistry, » par George A. Olah à l'occasion de son prix Nobel.
(en) George A. Olah, « Crossing Conventional Boundaries in Half a Century of Research », Journal of Organic Chemistry, vol. 70, n^o 7,‎ 2005, p. 2413-2429 (lire en ligne)
DOI 10.1021/jo040285o

Portail de la chimie

[1] Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.

[sa-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, n^o 10,‎ mai 1968, p. 2726-2727 (lire en ligne)
DOI 10.1021/ja01012a066

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