Supersyre [1] (eller supersyre [2] ) er et stof eller en blanding af stoffer, hvis surhedsparameter overstiger surhedsgraden af 100 % svovlsyre . I dette tilfælde tages surhedsparameteren som en syres evne til at protonere en vilkårlig base og falder faktisk sammen med surhedsfunktionen . For 100 % svovlsyre er surhedsparameteren H 0 = -11,93 . Tilstedeværelsen af vand reducerer surhedsgraden af supersyrer, da i nærvær af vand er syrens styrke begrænset af surhedsgraden af hydroniumionen H 3 O + .
Udtrykket supersyre (brugt i engelsksproget litteratur) blev introduceret af James Conant i 1927 for at klassificere syrer, der er stærkere end almindelige mineralsyrer . I 1994 blev George Ola tildelt Nobelprisen [3] for sin forskning i supersyrer og deres anvendelser i direkte observation af kulsyrer .
Magisk syre har fået sit navn for sin enestående evne til at opløse voks. Det er en blanding af antimonpentafluorid , som er en Lewis-syre , og fluorsulfonsyre , en Bronsted-syre . Et af de stærkeste supersyresystemer er hexafluorantimonsyre , en blanding af flussyre og antimonpentafluorid . I dette system frigiver flussyre en proton (H + ), og den konjugatbase (F- ) er isoleret ved en koordinationsbinding med antimonpentafluorid . Dette danner en stor oktaedrisk anion (SbF 6 - ), som er en meget svag nukleofil og en meget svag base . Efter at være blevet "fri", forårsager protonen systemets supersyre. Fluoroantimonsyre er 2⋅10 19 gange stærkere end 100 % svovlsyre .
For at karakterisere surhedsgraden af stoffer i ikke-vandige medier anvendes Hammett surhedsfunktion H 0 . Der kendes væsker, for hvilke H 0 er mere negativ end for koncentrerede vandige opløsninger af meget stærke syrer, såsom HNO 3 , H 2 SO 4 . Disse væsker kaldes supersyrer. Eksempler: 100 % H 2 SO 4 ( H 0 = -12 ), vandfri fluorsulfonsyre HSO 3 F ( H 0 = -15 ), blanding af HF og SbF 5 ( H 0 = -28 ), 7 % opløsning SbF 5 in HSO 3 F ( H 0 \u003d -19,4 ). En ækvimolær blanding af HSO 3 F og SbF 5 kaldes " magisk syre ". Superaciditet skyldes den usædvanlige svaghed af interaktionen med protonen af de tilsvarende anioner (HSO 4 - , SbF 6 - osv.). I et miljø med supersyrer protoneres stoffer, der normalt ikke udviser grundlæggende egenskaber, især kulbrinter. Dette fænomen bruges i praksis, hovedsageligt i organisk syntese ( Friedel-Crafts alkylering , oliehydrogenering , etc.).
Simple supersyrer omfatter trifluormethansulfonsyre ( CF3SO3H ) , chlorsyre , chlorsulfonsyre , pentafluorethansulfonsyre , fluorsulfonsyre ( FSO3H ) . I mange tilfælde er supersyren ikke en enkelt forbindelse, men en blanding af forbindelser kombineret for at opnå høj surhedsgrad.
Carboransyre er en af de stærkeste syrer, der findes på flasker. Det er en million gange stærkere end koncentreret svovlsyre. Oprettet på University of California ( USA ) med deltagelse af ansatte ved Institute of Catalysis af den sibiriske filial af det russiske videnskabsakademi ( Novosibirsk ). Den stærkeste supersyre af alle i øjeblikket er fluoreret carboransyre .
Den stærkeste kendte syre af alle systemer er heliumhydridionen , men dette system kan ikke opbevares i nogen nævneværdig mængde.
Lewis-supersyrer omfatter de fleste metalpentafluorider og bortrifluorid .