超强酸和强酸
超强酸
又称超酸。是一种比100%硫酸还强的酸。特别是液体超强酸 分类
a. 布朗斯特超酸,如HF、HClO4、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是目前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。 全氟磺酸树脂
是现在已知的最强固体超强酸,具有耐热性能好、化学稳定性和机械强度高等特点。一般是将带有磺酸基的全氟乙烯基醚单体与四氟乙烯进行共聚,得到全氟磺酸树脂。与液体超强酸相比,用作催化剂时,易于分离,可反复使用。且腐蚀性小,引起公害少,选择性好,容易应用于工业化生产。 氟氢酸(HF)
无色透明至淡黄色冒烟液体。为氟化氢气体的水溶液。呈弱酸性。有刺激性气味。与硅和硅化合物反应生成气态的四氟化硅,但对塑料、石蜡、铅、金、铂不起腐蚀作用。能与水和乙醇混溶。有毒,最小致死量(大鼠,腹腔)25mG/kG。有腐蚀性,能强烈地腐蚀金属、玻璃和含硅的物体。测定二氧化硅。它必须储存在塑料(理论上讲,放在聚四氟乙烯做成的容器中会更好)、蜡质制或铅制的容器中。氢氟酸没有还原性。如果要长期储存,不仅需要一个密封容器,而且容器中应尽可能将空气排尽。
氟硫酸(FSO3H)
无色透明的发烟液体,有强烈的刺激性气味。一种含氟的强超酸。我们可以把它看作硫酸与氢氟酸的酐。氟硫酸的迅速水解就产生H2SO4与HF。 氟锑磺酸
别名:魔酸。氟锑磺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,无固定熔沸点。氟锑磺酸是超强酸之一,可以看作五氟化锑和氟硫酸的混合物,
--SbF5与FSO3离子结合成[SbF5(OSO2F)]离子,使电离出的氢离子几乎不受粒子引力控制。[SbF5(OSO2F)]-在水溶液中完全电离,暴露在空气中强烈吸水并有部分水解形成HSbO3、HF、H2SO4和其他强酸及一些络合物。故久置的魔酸中还有少量SbO3-、F-、SO42-、SbO+、SbO2+离子。[SbF5(OSO2F)]-离子有和氟离子一样的活性。当皮肤沾到氟锑磺酸时先会被脱水炭化,接着碳被溶解,[SbF5(OSO2F)]-离子及少量SbO3-、F-等离子进入血液,使钙、镁离子失活,导致人体中毒。氟锑磺酸酸性极强,以至于高氯酸在其中都会被质子化。氟锑磺酸还是一种良好的溶剂和腐蚀剂(强氧化性),可以将包括金、铂在内的极不活泼金属氧化溶解。氟锑磺酸通常储存在聚四氟乙烯的容器内。在室温下氟锑磺酸和玻璃作用剧烈,并能溶解烃类有机物,可以将有机
含氧化合物脱水炭化,但和含铅塑料玻璃(一种状似玻璃的透明有机含铅有机材料,主要成分是全氟聚苯乙烯、聚四氟乙烯和二氟化铅)反应很慢,故一般用含铅塑料玻璃制成的细口瓶盛装。因为氟锑磺酸是无水体系,当氟锑磺酸与大量水混合时发生强烈反应,失去超酸性。 氟锑酸
为质子酸SbF5与HF的混合物,属于超强酸。氢离子能自由运动,几乎不受束缚,因此该物质有强酸性,酸性达纯硫酸的二千亿亿倍。为已知物质中酸性最强的物质。 因为氟锑酸也是无水体系,当氟锑酸与大量水混合时发生强烈反应,氢离子(质子)被中和生成水合氢离子,不再具有超酸性。 王水
是一种腐蚀性非常强、冒黄色烟的液体,是浓盐酸(HCl)和浓硝酸(HNO3)组成的混合物,其混合比例从名字中就能看出:王,三横一竖,故盐酸与硝酸的体积比为3:1。它是少数几种能够溶解金(Au)物质之一,这也是它名字的来源。王水一般用在蚀刻工艺和一些检测分析过程中,不过塑料之王——聚四氟乙烯和一些非常惰性的纯金属如钽(Ta)不受王水腐蚀(还有氯化银和硫酸钡等)。王水极易分解,有氯气的气味,因此必须现配现用。取一体积浓硝酸慢慢倒入到三体积浓盐酸中,不断用玻璃棒搅拌。看到溶液迅速变黄,这是由于生成亚硝酰氯之故,容器壁微热,没有剧烈反应。 碳硼烷酸
这种化合物酸性强度是浓硫酸的100万倍,令人惊奇的是,尽管酸性很强,但其腐蚀性腐蚀性与氧化性却很低,可以在玻璃容器中保存。
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): 氟锑酸【1:1】(-28) 魔酸【1:1】(-25) 碳硼烷酸(-18.0) 氟磺酸(-15.6)
三氟甲磺酸(-14.6)
固体超强酸SbF5—SiO2—Al2O3,SbF5—TiO2—SiO2(-13.75 ~ -14.52) 高氯酸(-13) 纯硫酸(-11.93)