​超强酸

超强酸又称超酸。是一种酸性比100%硫酸还强的酸。简单的超强酸包括三氟甲磺酸和氟磺酸，它们的酸性都是硫酸的上千倍。一般分类如下：布朗斯特超酸，路易斯超酸，共轭布朗斯特-路易斯超酸，固体超强酸。超酸作为一个良好的催化剂，使一些本来难以进行的反应能在较温和的条件下进行，故在有机合成中得到 广泛应用。

中文名

超强酸

英文名

superacid

别 称

超酸

应 用

主要作催化剂；使非电解质成为电解质等

简要概述

品名：超强酸

拼音：chaoqiangsuan

英文名称：superacid

超强酸是一类酸性比100%硫酸还强的酸。

世界上已开发和研制了比硫酸、盐酸、硝酸酸性强几百万倍，甚至几十亿倍的超强酸。这些超强酸，酸性极强。以HSO3F－SbF5为例，HF.SbF5超酸比100%硫酸强10^19倍，有严重腐蚀性和严重公害。

应用价值

物质的量为1：0.3的氢氟酸和五氟化锑混合时的酸性强度要比无水硫酸（100%）的强度约大1亿倍。

而HF～SbF5的物质量比1：1（氟锑酸）时其酸性估计可达无水硫酸的10^19倍，是已知最强的超强酸。这些超强酸如魔酸，它是五氟化锑和氟磺酸按体积比l：l混合制成的混酸。其酸度只是无水硫酸的1000万倍，在世界市场上已有商品出售，超强酸在化学和化学工业上，极有应用价值，它既是无机及有机的质子化试剂，又是活性极高的催化剂。过去很多在普通环境下极难实现或根本无法实现的化学反应在超强酸环境中。却能异常顺利地完成。

在很长的一段时间内，人们认为王水就是酸中之王，是最强的酸了，因为即使是黄金，遇到王水也会像“泥牛入海”一样很快变的无影无踪。

直到有一天奥莱教授和他的学生偶然发现了一种奇特的溶液，它能溶解不溶于王水的高级烷烃蜡烛，人们才知道其实王水并不是最强的酸，还有比它强的酸，这就是魔酸，又叫超强酸，氟锑磺酸。

成分分析

从成分上看，超强酸是由两种或两种以上的含氟化合物组成的溶液。它们的酸性强的令人难以置信，比如氢氟酸和五氟化锑按1：0.3（摩尔比）混合时，它的酸性是浓硫酸的1亿倍。按1：1混合时，它的酸性是浓硫酸的10^9倍。所以王水在它们面前只能是“小巫见大巫”。

由于超强酸的酸性和腐蚀性强的出奇，所以过去一些极难或根本无法实现的化学反应，在超强酸的条件下便能顺利进行。比如正丁烷，在超强酸的作用下，可以发生碳氢键的断裂，生成氢气，也可以发生碳碳键的断裂，生成甲烷，还可以发生异构化生成异丁烷，这些都是普通酸做不到的。

超强酸可以使碳正离子活性降低，使其反应可受人工控制，对工业生产有重要作用。

可以预料，随着这些具有超常酸性和腐蚀性超强酸的相继问世，化学和化学工业将会迅速走进新时代。

主要类型

a.布朗斯特超酸，如HSO3Cl、HSO3F和HSO3CF3等，室温下为液体，本身为酸性极强的溶剂。

b.路易斯超酸：SbF5、AsF5、TaF5和NbF5等，其中SbF5是已知最强的路易斯酸，可用于制备正碳离子和魔酸等共轭超酸。

c.共轭布朗斯特——路易斯超酸：包括一些由布朗斯特和路易斯酸组成的体系。如：H2SO4·SO3(H2S2O7）；H2SO4·B(OH)3；HSO3F·SbF5；HSO3F等。

d.固体超酸：硫酸处理的氧化物TiO2·H2SO4；ZrO2·H2SO4；路易斯酸处理的TiO2·SiO2等。

超酸用途

a.非电解质成为电解质，能使很弱的碱质子化（碳正离子）

b.超酸中，解离出多卤素阳离子（I2）+、（I3）+、（Br2）+、（Cl2）+等

c.良好的催化剂

氟锑酸

（Fluoroantimonicacid]），是氟化氢（HF）与五氟化锑（SbF5）的混合物，可全称为六氟合锑酸，现在已知最强的超强酸。其中，氟化氢提供质子（H+）和共轭碱氟离子（F-），氟离子通过强配位键与亲氟的五氟化锑生成具有八面体稳定结构的六氟化锑阴离子（SbF6），而该离子是一种非常弱的亲核试剂和非常弱的碱。于是H+(质子）就成为了“自由质子”，从而导致整合体系具有极强的酸性。氟锑酸的酸性通常是纯硫酸的10^19倍（哈米特酸度函数=-28）。

魔酸

魔酸（Magicacid）是最早发现的超强酸，称它有魔法是因为它能够分解蜡烛中的蜡。魔酸是一种路易斯酸五氟化锑（SbF5）和一种质子酸氟磺酸（FSO3H）的混合物。魔酸是无色透明的粘稠液体，含杂质时为淡黄色、棕色甚至是黑绿色。有明显的刺激性气味，纯净的氟锑磺酸密度大致为3.61-3.82g/ml，无固定溶沸点（1:1哈米特酸度函数=-25）酸性为纯硫酸的10万亿倍。

碳硼烷酸

碳硼烷酸（Carboranesuperacid）：2004年，河滨加州大学的ChristopherReed研究小组合成出了这种最强的纯酸—碳硼烷酸（化学式：CHB11Cl11），碳硼烷的结构十分稳定且体积较大，一价负电荷被分散在碳硼烷阴离子的表面，因而与氢阳离子的作用很弱，从而具有令人吃惊的释放氢离子的能力。酸性是氟硫酸的一千倍，纯硫酸的一百万倍，但由于碳硼烷的结构稳定，在释出氢离子后难以再发生变化，因此腐蚀性极低，又被称为最温和的强酸。它能溶解不溶于王水的高级烷烃蜡烛。碳硼烷酸的应用十分广泛，可以用来制造“酸化”的有机分子，研究这些在自然界中短暂存在的有机分子有助于科学家了解物质发生变化的深层次机理，而科学家希望用碳硼烷酸酸化惰性气体氙，确定该气体的惰性强度。（哈米特酸度函数=-18.0）

酸度对照

以下的资料是以哈米特酸度函数作为依据，酸度以大负数H0值表示（负数的绝对值越大，酸性越强，纯硫酸的哈米特酸度函数为-11.93）：

氟锑酸【1:1】（1990）（H0值=-28）

魔酸【1:1】（1974）（H0值=-25）

碳硼烷酸（1969）（H0值=-18.0）

氟磺酸（1944）（-15.6）

三氟甲磺酸（1940）（-14.6）

固体超强酸SbF—SiO—AlO，SbF—TiO—SiO(Ho=-13.75~-14.52）

高氯酸（-13）

纯硫酸（-11.93）