Apa Hubungan antara Asam Asetat dan Asam Sulfat?

Asam asetat dan asam sulfat, masing-masing, adalah asam karboksilat organik dan asam anorganik atau “mineral”. Menggabungkan asam asetat glasial dan asam sulfat, salah satu asam sederhana terkuat, menghasilkan salah satu dari dua “asam super” yang paling awal diketahui. Istilah ini, superacid, diperkenalkan oleh ahli kimia Hall dan Conant pada tahun 1927, dan mengacu pada dua kelompok menurut definisi. Setiap asam yang lebih kuat dari 100 persen asam sulfat adalah superasam dari varietas Bronsted, sedangkan asam apa pun yang lebih kuat dari aluminium triklorida anhidrat adalah superasam dari varietas Lewis. Menggabungkan asam dari dua kelompok ini telah menghasilkan superasam terkuat yang diketahui, termasuk “asam ajaib” yang terkenal yang terdiri dari asam fluorosulfonat dan pentafluorida antimon.

Karena ini adalah asam yang cukup lemah, tampaknya penggabungan asam asetat dan asam sulfat akan menghasilkan cairan dengan keasaman menengah. Ini tidak terjadi, karena tindakan itu tidak hanya menghasilkan pembentukan solusi; sebaliknya, reaksi terjadi antara dua zat. Untuk memahami reaksi antara asam asetat dan asam sulfat selengkap mungkin, kita perlu memusatkan perhatian pada struktur sebenarnya dari gugus karboksil.

Atom oksigen dalam gugus karboksil (-COOH), meskipun ditarik secara berdekatan, tidak terikat satu sama lain. Sebenarnya, atom oksigen paling kiri hanya terikat pada atom karbon, membentuk gugus karbonil (-C=O), sedangkan oksigen kanan hanya terikat pada atom karbon dan hidrogen, -C-OH. Hal ini memungkinkan kita untuk memvisualisasikan reaksi CH3COOH + H2SO4 → CH3C(OH)2+. Untuk tujuan klarifikasi, struktur tersebut juga dapat ditulis: CH3C(OH)(OH). Secara teori, satu molekul asam asetat yang diprotonasi oleh asam sulfat akan menghasilkan HSO4-, sedangkan jika molekul kedua asam asetat diprotonasi oleh sisa anion bisulfat, mekanismenya adalah CH3COOH + HSO4- → CH3CO(OH)2 + SO4-2.

Setelah terprotonasi, diyakini bahwa struktur ini berubah dalam berbagai cara, termasuk pembentukan kembali gugus karbonil, dengan cabang kedua menjadi -C-OH2+. Struktur asam asetat yang dimodifikasi dalam satu atau lain bentuk akan bersatu dalam segmen seperti polimer dengan salah satu dari tiga zat — molekul asam sulfat, ion HSO4- atau ion SO4-2. Yang pasti telah ditentukan adalah bahwa rasio stoikiometri asam asetat dan asam sulfat untuk perilaku superasam terbaik adalah, pada fase protonasi, 2:1. Pada tingkat pembentukan produk atau segmen akhir, rasionya berubah menjadi 2:3.