酢酸と硫酸の関係は？
酢酸と硫酸は、それぞれ有機カルボン酸と無機酸または「鉱」酸です。 最も強い単純な酸の1つである氷酢酸と硫酸を組み合わせると、2つの最も早い既知の「超酸」の1つが得られました。 この用語、超酸は、1927年に化学者のホールとコナンによって導入され、定義により2つのグループを指します。 100％硫酸より強い酸はブレンステッド種の超酸であり、無水三塩化アルミニウムより強い酸はルイス種の超酸です。 これら2つのグループの酸を組み合わせると、フルオロスルホン酸と五フッ化アンチモンで構成される有名な「魔法の酸」など、最も強力な既知の超酸が得られました。
それは適度に弱い酸であるため、酢酸と硫酸を組み合わせると中程度の酸性の液体になるはずです。 これは、そうではありません。なぜなら、そのアクションは単にソリューションの形成をもたらすだけではないからです。 むしろ、2つの物質の間で反応が起こります。 酢酸と硫酸の反応をできるだけ完全に理解するためには、カルボキシル基の実際の構造に厳密に焦点を合わせる必要があります。
カルボキシル基（-COOH）内の酸素原子は、隣接して描かれていますが、互いに結合していません。 実際には、左端の酸素原子は炭素原子にのみ結合してカルボニル基（-C = O）を形成しますが、右側の酸素は炭素原子と水素原子にのみ結合します（-C-OH）。 これにより、反応CH 3 COOH + H 2 SO 4 →CH 3 C（OH） 2 +を視覚化できます。 明確化のために、その構造はCH 3 C（OH）（OH）と書くこともできます。 理論的には、硫酸によってプロトン化された酢酸の分子はHSO 4-を生成しますが、酢酸の2番目の分子がその残りの重硫酸アニオンによってプロトン化された場合、メカニズムはCH 3 COOH + HSO 4- →CH 3 CO（OH） 2 + SO 4 -2 。
プロトン化されると、この構造はさまざまな方法で変化すると考えられています。カルボニル基の再構築など、2番目の分岐は-C-OH 2 +になります。 何らかの形で修飾された酢酸構造は、硫酸分子、HSO 4-イオン、またはSO 4 -2イオンの3つの物質のいずれかとポリマー様のセグメントに結合します。 確実に決定されたのは、最高の超酸挙動のための酢酸と硫酸の化学量論比は、プロトン化段階で2：1であるということです。 最終製品またはセグメントの形成レベルで、比率は2：3に変わります。