核心提示:強酸堿溶液的Ph值分別趨向于0和14,但如果將該值作為標準來形容“強酸”是遠遠不夠的。魔酸(Magic acid)是最早發(fā)現(xiàn)的超強酸,
強酸堿溶液的Ph值分別趨向于0和14,但如果將該值作為標準來形容“強酸”是遠遠不夠的。魔酸(Magic acid)是最早發(fā)現(xiàn)的超強酸,稱它有魔法是因為它能夠分解蠟燭中的蠟。魔酸是一種路易斯酸五氟化銻(SbF5)和一種質(zhì)子酸氟硫酸(FSO3H)的混合 物。目前已知最強的超強酸是氟銻酸(en:Fluoroantimonic acid),一種氫氟酸(HF)與五氟化銻(SbF5)的混合物。強酸之中最強者是5價氟化銻溶解量為80%的氫氟酸。該種酸性溶液的酸性尚未測定,但即 使稍弱的溶解量為50%的溶液酸度也比濃硫酸溶液強1018倍。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鉛按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。能溶解不溶于王水的高級烷烴蠟燭。 酸堿中和反應(yīng)的實質(zhì)是質(zhì)子的傳遞反應(yīng)。超酸是指酸性比普通無機酸強106~1010倍的酸。魔(HSO3F-SbF5)是已知最強的超酸,許多物質(zhì)(如H2SO?4)在魔酸中可獲得質(zhì)子(即質(zhì)子化)。 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?!币粯雍芸熳兊臒o影無蹤。直 到有一天奧萊教授和他的學生偶然發(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10^6~10^10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魔酸(magic acid)或魔術(shù)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10^9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,超強酸在化學和化學工業(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 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,生產(chǎn)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,化學和化學工業(yè)將會迅速走進新時代。