如果我问你世界上最强的酸是什么,你的答案可能是你熟悉的名字之一:硫酸、硝酸或盐酸,王水?。其实,这些都不是,在超强酸面前,他们都太温柔了。
超强酸又称为超酸,英文名称为super acid,是一类酸性比浓硫酸还强的酸。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。
1966年圣诞前,美国的一个学生偶然将一支圣诞蜡烛放入到氟磺酸-五氟化锑混合液中,惊奇地发现蜡烛竟然没了!原来,由氟磺酸与五氟化锑(油状液体)按不同比例混合后,得到的溶液就像获得了魔法一样,不但可以将金、银、铂等极不活泼的金属溶解,还会把玻璃化掉。更可怕的是,它还能迅速溶解烷烃类的有机物,连蜡烛(就是烷烃)放进这种溶液中都很快就不见了踪影。这种超强酸一问世,就被冠上了“魔酸”的称号。
那么,问题来了,用什么去盛放他呢?
后来人们终于找到了一种能够在魔酸攻击下岿然不动的材料——聚四氟乙烯,魔酸才算是有了栖身之所。
超强酸的酸性以是以哈米特酸度函数H0作为依据,它是由物理有机化学家路易斯·普拉克·哈米特(Louis Plack Hammett)建议使用的 ,也是最著名的酸度函数 ,它对于超出pH值范围的情况是很有用的。H0每减小一个单位,即表示酸性增强10倍。
氟锑酸(H0=−28)
魔酸(H0=-26.5)
碳硼烷酸(H0=−18.0)
氟磺酸(H0=−15.1)
三氟甲磺酸(H0=−14.6)
浓高氯酸(H0= -13.0)
以魔酸为例,HSO3F-SbF5(氟硫酸和五氟化锑)按1:0.3(摩尔比)混合时,它的酸性是无水硫酸的1亿倍;按1:1混合时,它的酸性是无水硫酸的10^19倍。能溶解不溶于王水的高级烷烃蜡烛。物质的量为1:0.3的HF和SbF5混合时的酸性强度要比无水硫酸(100%)的强度强约大1亿倍。
比魔酸更牛的是魔酸的同胞兄弟:氟锑酸。HF~SbF5的物质的量比1:1,氟锑酸不仅可以溶解各种金属,还会与玻璃、沙石,甚至泥土等剧烈反应,几乎可以溶解所有有机物。如果不小心洒在你的皮肤上,会瞬间腐蚀你的皮肉。这使得俩兄弟看起来像天使般的温柔。
超强酸在化学和化学工业上,有很大应用价值,它既是无机及有机的质子化试剂,又是活性极高的催化剂。
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。
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。
最近,有人做了一个在线视频,显示了当你把氟锑酸放在iPhone上会发生什么事:
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