Vad är kopplingen mellan ättiksyra och svavelsyra?
Ättiksyra och svavelsyra är respektive en organisk karboxylsyra och en oorganisk eller "mineral" syra. Kombination av isättika och svavelsyra, en av de starkaste enkla syrorna, resulterade i en av de två tidigaste kända "supersyrorna". Denna term, supersyra, infördes av kemisterna Hall och Conant 1927 och avser två definitioner per definition. Alla syror som är starkare än 100 procent svavelsyra är en supersyra av Brönsted-sorten, medan varje syra som är starkare än vattenfri aluminiumtriklorid är en supersyra av Lewis-sorten. Att kombinera syror från dessa två grupper har resulterat i de starkaste kända supersyrorna, inklusive den berömda "maginsyran" som består av fluorsulfonsyra och antimon-pentafluorid.
Eftersom det är en måttligt svag syra kan det tyckas att kombination av ättiksyra och svavelsyra bör leda till en vätska med mellanliggande surhet. Detta är inte fallet, eftersom denna åtgärd inte bara resulterar i bildandet av en lösning; snarare inträffar en reaktion mellan de två substanserna. För att förstå reaktionen mellan ättiksyra och svavelsyra så fullständigt som möjligt är det nödvändigt att fokusera noggrant på den faktiska strukturen i en karboxylgrupp.
Syreatomer inom karboxylgruppen (-COOH), även om de dras intill varandra, är inte bundna till varandra. Egentligen är den vänstra syreatomen endast bunden till kolatomen och bildar en karbonylgrupp (-C = O), medan det högra syret endast är bundet till kol- och väteatomerna, -C-OH. Detta gör att vi kan visualisera reaktionen CH3 COOH + H2SO4 → CH3C (OH) 2 + . För klargörandeändamål kan den strukturen också skrivas: CH3C (OH) (OH). I teorin skulle en molekyl av ättiksyra protonerad av svavelsyra resultera i produktionen av HSO 4 - , medan en andra ättiksmolekyl protoneras av den återstående bisulfatanjonen, är mekanismen CH 3 COOH + HSO 4 - → CH 3 CO (OH) 2 + SO4 -2 .
När den väl har protonerats antas denna struktur förändras på olika sätt, inklusive återupprättandet av en karbonylgrupp, varvid den andra grenen blir -C-OH2 + . Modifierade ättiksyrastrukturer i en eller annan form skulle förenas i polymerliknande segment med en av tre ämnen - svavelsyramolekyler, HSO 4 - joner eller SO 4 -2- joner. Det som definitivt har fastställts är att det stökiometriska förhållandet mellan ättiksyra och svavelsyra för det bästa supersyrabeteendet är 2: 1 vid protonationsfasen. Vid den slutliga produkt- eller segmentbildningsnivån ändras förhållandet till 2: 3.