L’acide acétique et l’acide sulfurique sont respectivement un acide carboxylique organique et un acide inorganique ou minéral. La combinaison d’acide acétique glacial et d’acide sulfurique, l’un des acides simples les plus puissants, a donné l’un des deux premiers «superacides» connus. Ce terme, superacide, a été introduit par les chimistes Hall et Conant en 1927, et fait référence à deux groupes par définition. Tout acide plus fort que 100 pour cent d’acide sulfurique est un superacide de la variété Brönsted, tandis que tout acide plus fort que le trichlorure d’aluminium anhydre est un superacide de la variété Lewis. La combinaison d’acides de ces deux groupes a donné les superacides les plus puissants connus, dont le célèbre acide magique composé d’acide fluorosulfonique et de pentafluorure d’antimoine.
Puisqu’il s’agit d’un acide modérément faible, il pourrait sembler que la combinaison d’acide acétique et d’acide sulfurique devrait conduire à un liquide d’acidité intermédiaire. Ce n’est pas le cas, car cette action n’aboutit pas simplement à la formation d’une solution ; plutôt, une réaction se produit entre les deux substances. Afin de comprendre la réaction entre l’acide acétique et l’acide sulfurique aussi complètement que possible, il est nécessaire de se concentrer de près sur la structure réelle d’un groupe carboxyle.
Les atomes d’oxygène dans le groupe carboxyle (-COOH), bien que dessinés de manière adjacente, ne sont pas liés les uns aux autres. En fait, l’atome d’oxygène le plus à gauche est lié uniquement à l’atome de carbone, formant un groupe carbonyle (-C=O), tandis que l’oxygène de droite est lié uniquement aux atomes de carbone et d’hydrogène, -C-OH. Cela nous permet de visualiser la réaction CH3COOH + H2SO4 → CH3C(OH)2+. A des fins de clarification, cette structure peut également s’écrire : CH3C(OH)(OH). En théorie, une molécule d’acide acétique protonée par l’acide sulfurique entraînerait la production de HSO4-, alors que si une deuxième molécule d’acide acétique est protonée par cet anion bisulfate restant, le mécanisme est CH3COOH + HSO4- → CH3CO(OH)2 + SO4-2.
Une fois protonée, on pense que cette structure change de diverses manières, y compris le rétablissement d’un groupe carbonyle, la deuxième branche devenant -C-OH2+. Les structures d’acide acétique modifiées sous une forme ou une autre s’uniraient en segments de type polymère avec l’une des trois substances – molécules d’acide sulfurique, ions HSO4- ou ions SO4-2. Ce qui a été définitivement déterminé, c’est que le rapport stoechiométrique de l’acide acétique et de l’acide sulfurique pour le meilleur comportement superacide est, à la phase de protonation, de 2:1. Au niveau de la formation du produit final ou du segment, le rapport passe à 2:3.