超強酸-魔酸

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 初中化學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

在很長的一段時間內(nèi),人們認為王水就是酸中之王,是最強的酸了,因為即使是黃金,遇到王水也會像“泥牛入海”一樣很快變的無影無蹤。

直到有一天奧萊教授和他的學(xué)生偶然發(fā)現(xiàn)了一種奇特的溶液,人們才知道其實王水并不是最強的酸,還有比它強的酸,這就是超酸,又叫超強酸,超酸是指酸性比普通無機酸強106~1010倍的酸。它的發(fā)現(xiàn)非常有戲劇性:1966年圣誕前,奧萊教授的學(xué)生偶然將一支圣誕蠟燭放入到他們配置的混合酸液中,竟然驚奇的發(fā)現(xiàn)蠟燭溶解了,然后立即做出了酸性等一系列相關(guān)測試,發(fā)現(xiàn)蠟燭居然已經(jīng)分解,溶液中沒有任何蠟燭成分,這如同將鐵丟入酸中產(chǎn)生了氫氣和酸化鐵一般的化學(xué)反應(yīng),因此也發(fā)現(xiàn)了它們的酸性強的令人難以置信。

從成分上看,超強酸是由兩種或兩種以上的含氟化合物組成的溶液。比如氫氟酸和五氟化銻的混合等, 這些混合酸的均是比硫酸、鹽酸;硝酸酸性強幾百萬倍,甚至幾十億倍的超強酸。

下面就以氫氟酸(HF)和五氟化銻(sbF5)的混合酸為實例,介紹一下超強酸。

氫氟酸(HF)和五氟化銻(sbF5)的混合酸也就是人們說的(magic acid)或魔酸 ,魔酸(HSO3F-SbF5)是目前世界上已知最強的超酸,許多物質(zhì)(如H2SO-4)在魔酸中可獲得質(zhì)子(即質(zhì)子化)。當它們按1 :0.3(摩爾比)混合時,它的酸性是濃硫酸的 1億倍;按1: 1混合時,它的酸性是濃硫酸的10億倍,而以0.2:1的摩爾比混合時酸度更能達到100%純硫酸的109倍以上, 隨著SbF5的比例增加酸度還能增強 。它能輕易溶解不溶于王水的高級烷烴蠟燭。所以王水在它們面前只能是“小巫見大巫”。

魔酸目前在市場上也可以購買,但是它只是五氟化銻和氫氟酸按體積比1:1(注意:不是按照摩爾比)混合制成的混酸,其酸度只是無水硫酸的100倍,它的盛放只用聚四氟乙烯制的容器盛放,因為即使是玻璃也會被它溶解。

目前,超強酸在化學(xué)和化學(xué)工業(yè)上,極有應(yīng)用價值,它既是無機及有機的質(zhì)子化試劑,又是活性極高的催化劑。過去很多在普通環(huán)境下極難實現(xiàn)或根本無法實現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)在超強酸環(huán)境中。卻能異常順利地完成。而由于超強酸的酸性和腐蝕性強的出奇,所以過去一些極難或根本無法實現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng),在超強酸的條件下便能順利進行。比如正丁烷,在超強酸的作用下,可以發(fā)生碳氫鍵的斷裂,生成氫氣,也可以發(fā)生碳碳鍵的斷裂,生成甲烷,還可以發(fā)生異構(gòu)化生成異丁烷,這些都是普通酸做不到的。

可以預(yù)料,隨著這些具有超常酸性和腐蝕性超強酸的相繼問世,化學(xué)和化學(xué)工業(yè)將會迅速走進新時代


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