Superhappo [1] (tai superhappo [2] ) on aine tai aineiden seos, jonka happamuusparametri ylittää 100 % rikkihapon happamuuden . Tässä tapauksessa happamuusparametria pidetään hapon kyvynä protonoida mielivaltainen emäs, ja se on itse asiassa yhteneväinen happamuusfunktion kanssa . 100-prosenttiselle rikkihapolle happamuusparametri on H 0 = -11,93 . Veden läsnäolo vähentää superhappojen happamuutta, koska veden läsnä ollessa hapon vahvuutta rajoittaa hydroniumionin H 3 O + happamuus .
James Conant otti käyttöön termin superhappo (käytetään englanninkielisessä kirjallisuudessa) vuonna 1927 luokitellakseen happoja, jotka ovat vahvempia kuin tavalliset mineraalihapot . Vuonna 1994 George Ola sai Nobel-palkinnon [3] superhappoja ja niiden sovellutuksia koskevista tutkimuksistaan karbokationien suorassa havainnoinnissa .
Taikahappo on saanut nimensä poikkeuksellisesta kyvystään liuottaa vahaa. Se on seos antimonipentafluoridia , joka on Lewis-happoa , ja fluorisulfonihappoa , Bronsted-happoa . Yksi vahvimmista superhapposysteemeistä on heksafluoriantimonihappo , fluorivetyhapon ja antimonipentafluoridin seos . Tässä järjestelmässä fluorivetyhappo vapauttaa protonin (H + ), ja konjugaattiemäs (F- ) eristetään koordinaatiosidoksella antimonipentafluoridin kanssa . Tämä muodostaa suuren oktaedrisen anionin (SbF 6 - ), joka on erittäin heikko nukleofiili ja erittäin heikko emäs . Tultuaan "vapaaksi" protoni aiheuttaa järjestelmän superhappamuuden. Fluoriantimonihappo on 2⋅10 19 kertaa vahvempi kuin 100 % rikkihappo .
Aineiden happamuuden karakterisoimiseksi vedettömissä väliaineissa käytetään Hammettin happamuusfunktiota H 0 . Tunnetaan nesteitä, joiden H 0 on negatiivisempi kuin erittäin vahvojen happojen, kuten HNO 3 , H 2 SO 4 , väkevä vesiliuos . Näitä nesteitä kutsutaan superhapoiksi. Esimerkkejä: 100 % H 2 SO 4 ( H 0 = -12 ), vedetön fluorisulfonihappo HSO 3 F ( H 0 = -15 ), HF :n ja SbF 5 :n seos ( H 0 = -28 ), 7 % liuos SbF 5 in HS03F ( H 0 \u003d -19,4 ) . HSO 3 F : n ja SbF 5 :n ekvimolaarista seosta kutsutaan " maagihapoksi ". Superhappamuus johtuu vuorovaikutuksen poikkeuksellisesta heikkoudesta vastaavien anionien protonin kanssa (HSO 4 - , SbF 6 - jne.). Superhappojen ympäristössä protonoituvat aineet, joilla ei yleensä ole perusominaisuuksia, erityisesti hiilivedyt. Tätä ilmiötä käytetään käytännössä, pääasiassa orgaanisessa synteesissä ( Friedel-Crafts -alkylointi , öljyhydraus jne.).
Yksinkertaisia superhappoja ovat trifluorimetaanisulfonihapot (CF 3 SO 3 H), kloori- , kloorisulfoni- , pentafluorietaanisulfoni- ja fluorisulfonihapot (FSO 3 H). Monissa tapauksissa superhappo ei ole yksittäinen yhdiste, vaan yhdisteiden seos, jotka on yhdistetty korkean happamuuden saavuttamiseksi.
Karboraanihappo on yksi vahvimmista pulloissa saatavilla olevista hapoista . Se on miljoona kertaa vahvempi kuin väkevä rikkihappo. Luotu Kalifornian yliopistossa ( USA ), johon osallistuivat Venäjän tiedeakatemian Siperian sivuliikkeen katalyysiinstituutin työntekijät ( Novosibirsk ). Tällä hetkellä vahvin superhappo on fluorattu karboraanihappo .
Kaikista systeemeistä vahvin tunnettu happo on heliumhydridi-ioni , mutta tätä järjestelmää ei voida varastoida huomattavia määriä.
Lewisin superhapot sisältävät useimmat metallipentafluoridit ja booritrifluoridi .