魔法酸 / Magic Acid
1. 개요
초강산의 일종. 플루오로황산[math((\ce{HSO3F}))]과 오플루오린화 안티모니[math((\ce{SbF5}))]를 1:1로 섞은 용액이다. 1960년대 조지 앤드루 올라에 의해 개발되었다. 조지 올라는 탄화수소 분자의 연구기술 개발로 1994년 노벨화학상을 수상한 학자이다. 탄소 양이온을 안정화하는 데 사용된다.2. 산도
마법산의 산도는 해미트 산도 함수 [math(H_0)]를 기준으로 [math(H_0=-23)]인데, [math(H_0=-28)]이 나오는 플루오로안티몬산[math((\ce{HSbF6}))]보다는 약한 산이지만 3대 강산[1]보다는 아득하게 강한 산이다. 메테인과 반응해서 잠시 동안 메타늄[math(\bigl(\ce{CH5+}\bigr))]이라는 물질을 만들 정도로 막강하다.이렇게 강한 산성을 나타내는 이유는 바로 그 구조에 있다. [math(\ce{HSO3F})]의 경우, [math(\ce{OH})]에서 [math(\ce{H+})]가 떨어져 나가면 생긴 음전하가 공명 구조를 통해 세 개의 산소 원자에 비편재화되고, 여기에 전기음성도가 큰 플루오린[math((\ce F))] 원자까지 영향을 주어 음전하가 한층 더 안정화된다. 이로 인해 짝염기가 매우 안정하며, 이 자체만으로도 초강산(super acid)에 속한다.
그런데 여기에 강한 루이스 산(전자쌍 받개)인 [math(\ce{SbF5})]가 음전하를 띠는 산소에 배위되면, 떨어져 나온 [math(\ce{H+})]가 역반응을 통해 다시 돌아오는 과정이 차단된다. 모든 산소에 [math(\ce{SbF5})]가 배위되면 [math(\ce{H+})]가 돌아올 자리는 완전히 사라져 사실상 거의 자유로운 상태가 된다. 이 때문에 대부분의 초강산보다도 더 강력한 산성 물질인 마법산이 형성되는 것이다. 심지어 알케인조차도 마법산에게서 [math(\ce{H+})]를 받아 양성자화될 수 있게 될 정도로 강력한 산성 물질이다.
3. 이름의 유래
'마법산'이라는 이름은 1966년에 붙여졌는데, 그 해 크리스마스 파티를 하다가 조지 올라 연구실의 한 멤버가 파라핀 양초를 어떤 용액에 집어넣었다. 그런데 양초가 마치 마법처럼 빠른 속도로 녹았고 이 용액을 NMR로 분석하니 용액의 성분이 파라핀 사슬을 절단하고 이성질화해 왁스를 만들면서 순식간에 녹여버렸고 탄소 양이온이 여기에 포함되어 있는 것을 알게 되었다. 즉 너무나 강력한 산이라 그것을 마법이라고 착각할 정도라는 뜻에서 마법산이라는 이름이 붙었다고 한다.이름의 유래에 관해 해외 유튜버가 실제로 실험해 본 영상이 있다.#