Jaké je spojení mezi kyselinou octovou a kyselinou sírovou?
Kyselina octová a kyselina sírová jsou organická karboxylová kyselina a anorganická nebo "minerální" kyselina. Kombinace ledové kyseliny octové a kyseliny sírové, jedné z nejsilnějších jednoduchých kyselin, vedla k jedné ze dvou nejdříve známých „superkyselin“. Tento termín, superkyselina, byl představen chemiky Hall a Conant v roce 1927 a podle definice odkazuje na dvě skupiny. Kyselina silnější než 100 procent kyseliny sírové je superkyselinou odrůdy Brönsted, zatímco jakákoli kyselina silnější než bezvodý chlorid hlinitý je superkyselinou odrůdy Lewis. Kombinace kyselin z těchto dvou skupin vedla k nejsilnějším známým superkyselinám, včetně slavné „magické kyseliny“ složené z kyseliny fluorosulfonové a pentafluoridu antimonu.
Vzhledem k tomu, že se jedná o středně slabou kyselinu, může se zdát, že kombinace kyseliny octové a kyseliny sírové by měla vést k tekutině střední kyselosti. Není tomu tak, protože tato akce nevede pouze k vytvoření řešení; spíše dochází k reakci mezi oběma látkami. Aby bylo možné co nejúplněji porozumět reakci mezi kyselinou octovou a kyselinou sírovou, je nutné se pečlivě zaměřit na skutečnou strukturu karboxylové skupiny.
Atomy kyslíku v karboxylové skupině (-COOH), i když jsou nakresleny sousedně, nejsou vzájemně vázány. Ve skutečnosti je nejvzdálenější atom kyslíku vázán pouze k atomu uhlíku a tvoří karbonylovou skupinu (-C = O), zatímco pravý kyslík je vázán pouze k atomům uhlíku a vodíku, -C-OH. To nám umožňuje vizualizovat reakci CH3COOH + H2S04 → CH3C (OH) 2 + . Pro objasnění lze tuto strukturu napsat také: CH3C (OH) (OH). Teoreticky by molekula kyseliny octové protonovaná kyselinou sírovou vedla k produkci HSO 4 - , zatímco pokud druhá molekula kyseliny octové je protonována zbývajícím aniontem síranu sodného, je mechanismem CH3 COOH + HSO 4 - → CH 3 CO (OH) 2 + S04-2.
Jakmile je protonován, má se za to, že se tato struktura mění různými způsoby, včetně opětovného vytvoření karbonylové skupiny, přičemž druhá větev se stává -C-OH2 + . Modifikované struktury kyseliny octové v jedné nebo druhé formě by se spojily v polymerních segmentech s jednou ze tří látek - molekulami kyseliny sírové, ionty HSO 4 - nebo SO 4 -2 . Určitě bylo stanoveno, že stechiometrický poměr kyseliny octové a kyseliny sírové pro nejlepší chování superkyseliny je ve fázi protonace 2: 1. Na úrovni tvorby konečného produktu nebo segmentu se poměr změní na 2: 3.