Acide fluoroantimonique

L’acide fluoroantimonique est un mélange en proportions variables de fluorure d'hydrogène et de pentafluorure d'antimoine[3]. La combinaison 1:1 de ce mélange, de formule chimique HSbF6, correspond au superacide connu le plus fort, capable de protoner même des hydrocarbures en carbocations[4].

Acide fluoroantimonique
Identification
Nom UICPA acide fluoroantimonique
Synonymes

acide hexafluoroantimonique.
No CAS 16950-06-4
No ECHA 100.037.279
No CE 241-023-8
PubChem 6337100
SMILES
InChI
Apparence liquide visqueux incolore
Propriétés chimiques
Formule HF6SbHSbF6
Masse molaire[1] 236,758 ± 0,001 g/mol
H 0,43 %, F 48,15 %, Sb 51,43 %,
pKa -25 à -30 selon les auteurs
Propriétés physiques
T° ébullition décomposition
Solubilité décomposition
Précautions
SGH[2]

Attention
H302, H332, H411 et P273
Transport[2]
-
   2922   
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

La réaction du fluorure d'hydrogène HF et du pentafluorure d'antimoine SbF5 est exothermique. HF libère l'ion H+ et sa base conjuguée F− est séquestrée par un ou plusieurs SbF5 pour conduire à l'ion octaédrique [SbF6]−. Cet anion est non coordinant dans la mesure où il est à la fois très faiblement nucléophile et très faiblement basique.

Réaction SbF5 + HF → H+ + [SbF6]−.

Le proton de l'ion H+ du système HF + SbF5 à 1:1 est presque totalement libre, ce qui explique son acidité extrême : l'acide fluoroantimonique HSbF6 est 2 × 1019 fois plus fort que l'acide sulfurique H2SO4 à 100 %.

Cet acide est si fort qu'il peut protoner pratiquement n'importe quel composé organique. Bickel et Hogeveen ont montré en 1967 qu'un mélange équimolaire HF + SbF5 libère H2 à partir d'isobutane HC(CH3)3 et CH4 à partir de néopentane C(CH3)4[5],[6] :

HC(CH3)3 + H+ → C+(CH3)3 + H2
C(CH3)4 + H+ → C+(CH3)3 + CH4

Deux composés obtenus à partir de mélanges HF + SbF5 ont été cristallisés et analysés par diffractométrie de rayons X. Il s'agit des sels [H2F+][Sb2F11−] et [H3F2+][Sb2F11−], dont l'anion est [Sb2F11−][7], la structure duquel a ainsi pu être déterminée.

L'acide fluoroantimonique est décomposé de façon explosive par l'eau et réagit avec pratiquement tous les solvants[4], hormis le fluorure de chlorosulfonyle SO2ClF et le dioxyde de soufre SO2, ainsi que les chlorofluorocarbones.

Il doit être stocké dans des récipients en polytétrafluoroéthylène (PTFE).

Notes et références
  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. (en) « Hydrogen Fluoride–Antimony(V) Fluoride », e-EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 2004.
  4. (en) George Andrew Olah, « A life of magic chemistry: autobiographical reflections of a nobel prize winner », John Wiley and Sons, 2001, p. 100–101. (ISBN 978-0-471-15743-4).
  5. (en) H. Hogeveen et A. F. Bickel, « Chemistry and spectroscopy in strongly acidic solutions: electrophilic substitution at alkane-carbon by protons », Chemical Communications (London), no 13,‎ , p. 635-636 (DOI 10.1039/C19670000635, lire en ligne).
  6. (en) A. F. Bickel, C. J. Gaasbeek, H. Hogeveen, J. M. Oelderik et J. C. Platteeuw, « Chemistry and spectroscopy in strongly acidic solutions: reversible reaction between aliphatic carbonium ions and hydrogen », Chemical Communications (London), no 13,‎ , p. 634-635 (DOI 10.1039/C19670000634, lire en ligne).
  7. (en) Dietrich Mootz, Klemens Bartmann, « The Fluoronium Ions H2F⊕ and H3F⊕2: Characterization by Crystal Structure Analysis », Angewandte Chemie – International Edition in English, vol. 27, no 3,‎ , p. 391-392 (DOI 10.1002/anie.198803911, lire en ligne).

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