Hva er forbindelsen mellom eddiksyre og svovelsyre?
Eddiksyre og svovelsyre er henholdsvis en organisk karboksylsyre og en uorganisk eller "mineral" syre. Å kombinere iseddik og svovelsyre, en av de sterkeste enkle syrene, resulterte i en av de to tidligste kjente "supersyrene." Dette uttrykket, supersyre, ble introdusert av kjemikere Hall og Conant i 1927, og refererer til to grupper per definisjon. Enhver syre som er sterkere enn 100 prosent svovelsyre er en supersyre av Brönsted-sorten, mens enhver syre som er sterkere enn vannfri aluminiumtriklorid er en supersyre av Lewis-sorten. Å kombinere syrer fra disse to gruppene har resultert i de sterkeste kjente supersyrene, inkludert den berømte "magiske syren" bestående av fluorsulfonsyre og antimonpentafluorid.
Siden det er en moderat svak syre, kan det se ut til at kombinasjon av eddiksyre og svovelsyre bør resultere i en væske av middels surhet. Dette er ikke tilfelle, fordi denne handlingen ikke bare resulterer i dannelsen av en løsning; snarere oppstår en reaksjon mellom de to stoffene. For å forstå reaksjonen mellom eddiksyre og svovelsyre så fullstendig som mulig, er det nødvendig å fokusere nøye på den faktiske strukturen til en karboksylgruppe.
Selv om oksygenatomer i karboksylgruppen (-COOH) trekkes til hverandre, er ikke bundet til hverandre. Egentlig er det venstre oksygenatom bare bundet til karbonatomet, og danner en karbonylgruppe (-C = O), mens høyre oksygen bare er bundet til karbon- og hydrogenatomer, -C-OH. Dette gjør oss i stand til å visualisere reaksjonen CH 3 COOH + H 2 SO 4 → CH 3 C (OH) 2 + . For avklaringsformål kan den strukturen også skrives: CH 3 C (OH) (OH). I teorien ville et molekyl eddiksyre protonert av svovelsyre resultere i produksjon av HSO 4 - , mens hvis et andre molekyl eddiksyre protoneres av den gjenværende bisulfatanion, er mekanismen CH 3 COOH + HSO 4 - → CH 3 CO (OH) 2 + SO4 -2 .
Når den er protonert, antas det at denne strukturen endres på mange forskjellige måter, inkludert gjenopprettelse av en karbonylgruppe, hvor den andre grenen blir -C-OH 2 + . Modifiserte eddiksyrekonstruksjoner i en eller annen form ville forene seg i polymerlignende segmenter med ett av tre stoffer - svovelsyremolekyler, HSO 4 - ioner eller SO 4 -2 ioner. Det som definitivt er blitt bestemt, er at det støkiometriske forholdet mellom eddiksyre og svovelsyre for den beste supersyre oppførselen er 2: 1 i protonasjonsfasen. På det endelige produkt- eller segmentdannelsesnivået endres forholdet til 2: 3.