Fluorsulfonsäure

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche
Strukturformel
Struktur von Fluorsulfonsäure
Allgemeines
Name Fluorsulfonsäure
Andere Namen
  • Fluorschwefelsäure
  • Schwefelsäurefluorid
  • Schwefelsäuremonofluorid
Summenformel HSO3F
CAS-Nummer 7789-21-1
PubChem 24603
Kurzbeschreibung

farblose, stechend riechende Flüssigkeit[1]

Eigenschaften
Molare Masse 100,06 g·mol−1
Aggregatzustand

flüssig

Dichte

1,74 g·cm−3 (15 °C)[1]

Schmelzpunkt

−87,3 °C[1]

Siedepunkt

162,6 °C[1]

Dampfdruck

15 hPa (20 °C)[1]

Löslichkeit

Zersetzung in Wasser[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [2]
05 – Ätzend 07 – Achtung

Gefahr

H- und P-Sätze H: 332​‐​314
P: 280​‐​305+351+338​‐​310 [3]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [4] aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [2]
Ätzend
Ätzend
(C)
R- und S-Sätze R: 20​‐​35
S: (1/2)​‐​26​‐​45
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche nicht möglich

Fluorsulfonsäure, auch Fluorschwefelsäure, ist eine chemische Verbindung mit der Summenformel FSO3H. Die bei Raumtemperatur farblose Flüssigkeit ist eine der stärksten kommerziell verfügbaren Säuren. Das tetraedrisch aufgebaute Molekül kann auch mit der Konstitutionsformel HOSO2F beschrieben werden, um die Verwandtschaft zur Schwefelsäure (H2SO4) zu betonen.

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten]

Fluorsulfonsäure wird hergestellt durch die Reaktion von Fluorwasserstoff und Schwefeltrioxid oder Chlorsulfonsäure:

\mathrm{ HF + SO_3 \longrightarrow HSO_3F }
\mathrm{ HF + HSO_3Cl \longrightarrow HSO_3F + HCl }

Alternativ kann KHF2 oder CaF2 bei 250 °C mit Dischwefelsäure behandelt werden. Einmal befreit von Flusssäure durch Spülung mit einem Inertgas kann HSO3F in einem Glasgefäß destilliert werden.

Auch die Herstellung durch Reaktion von Kaliumhydrogendifluorid mit Schwefelsäure und Schwefeltrioxid ist möglich.[5]

\mathrm{ 2 \ KHF_2 + 4 \ SO_3 + H_2SO_4 \longrightarrow HSO_3F + K_2SO_ 4 }

Chemische Eigenschaften[Bearbeiten]

Fluorsulfonsäure ist löslich in polaren organischen Lösungsmitteln (z. B. Nitrobenzen, Diethylether, Essigsäure und Ethylacetat), aber schlecht löslich in unpolaren Lösungsmittel wie Alkanen. Durch ihre große Stärke löst sie fast alle organischen Verbindungen auf, die auch nur schwache Protonenakzeptoren sind. FSO3H hydrolysiert langsam zu Flusssäure und Schwefelsäure. Sie reagiert bei Raumtemperatur nicht mit S, C, Se, Te, Pb, Ag, Cu, Zn, Fe, Cr, Mn, dagegen reagiert sie mit Zinn. Mit Wasser reagiert sie explosionsartig. Sie ist bis 900 °C thermisch stabil.[5] Die ihr ähnliche Trifluormethansulfonsäure CF3SO3H ist eine ähnlich starke Säure, aber hydrolytisch stabil.

FSO3H ist eine der stärksten bekannten einfachen Brønsted-Säuren, obgleich aktuelle Arbeiten über Carboran-Säuren zu stärkeren Säuren geführt haben. Sie hat einen H0-Wert von −15, verglichen mit −12 für Schwefelsäure. Die Kombination von FSO3H und der Lewis-Säure Antimon(V)-fluorid ergibt „magische Säure“, die eine noch stärkere Säure ist. Diese Säuren werden als „Supersäuren“ bezeichnet (Säuren, die stärker sind als 100%ige Schwefelsäure).

Verwendung[Bearbeiten]

Fluorsulfonsäure wird zur chemischen Synthese von Fluorverbindungen, in der Glasindustrie und als Katalysator für chemische Synthesen verwendet. Sie isomerisiert Alkane und katalysiert die Alkylierung von Kohlenwasserstoffen mit Alkenen. Sie kann auch als Fluorierungsmittel und im Gemisch mit Antimonpentafluorid als besonders starkes Protonierungsmittel (magic acid) verwendet werden.[1]

Sicherheitshinweise[Bearbeiten]

Fluorsulfonsäure ist stark ätzend und greift bei Vorhandensein von Feuchtigkeit oder Wasser Glas und andere siliziumhaltige Materialien sowie die meisten Metalle stark an. Sie hydrolysiert unter Abgabe von Flusssäure. Die Zugabe von Wasser zu HSO3F ist ähnlich gefährlich wie die Zugabe von Wasser zu konzentrierter Schwefelsäure.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d e f g Eintrag zu CAS-Nr. 7789-21-1 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 18,8,2007 (JavaScript erforderlich).
  2. a b Eintrag aus der CLP-Verordnung zu CAS-Nr. 7789-21-1 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  3. Datenblatt Fluorosulfonic acid bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 1. April 2011 (PDF).
  4. Seit dem 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  5. a b  Georg Brauer: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearb. Auflage. Band I, Enke, Stuttgart 1975, ISBN 3-432-02328-6, S. 193.