?超強酸

超強酸又稱超酸。是一種酸性比100%硫酸還強的酸。簡單的超強酸包括三氟甲磺酸和氟磺酸，它們的酸性都是硫酸的上千倍。一般分類如下：布朗斯特超酸，路易斯超酸，共軛布朗斯特-路易斯超酸，固體超強酸。超酸作為一個良好的催化劑，使一些本來難以進行的反應能在較溫和的條件下進行，故在有機合成中得到 廣泛應用。

中文名

超強酸

英文名

superacid

別 稱

超酸

應 用

主要作催化劑；使非電解質成為電解質等

簡要概述

品名：超強酸

拼音：chaoqiangsuan

英文名稱：superacid

超強酸是一類酸性比100%硫酸還強的酸。

世界上已開發(fā)和研制了比硫酸、鹽酸、硝酸酸性強幾百萬倍，甚至幾十億倍的超強酸。這些超強酸，酸性極強。以HSO3F－SbF5為例，HF.SbF5超酸比100%硫酸強10^19倍，有嚴重腐蝕性和嚴重公害。

應用價值

物質的量為1：0.3的氫氟酸和五氟化銻混合時的酸性強度要比無水硫酸（100%）的強度約大1億倍。

而HF～SbF5的物質量比1：1（氟銻酸）時其酸性估計可達無水硫酸的10^19倍，是已知最強的超強酸。這些超強酸如魔酸，它是五氟化銻和氟磺酸按體積比l：l混合制成的混酸。其酸度只是無水硫酸的1000萬倍，在世界市場上已有商品出售，超強酸在化學和化學工業(yè)上，極有應用價值，它既是無機及有機的質子化試劑，又是活性極高的催化劑。過去很多在普通環(huán)境下極難實現或根本無法實現的化學反應在超強酸環(huán)境中。卻能異常順利地完成。

在很長的一段時間內，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)現了一種奇特的溶液，它能溶解不溶于王水的高級烷烴蠟燭，人們才知道其實王水并不是最強的酸，還有比它強的酸，這就是魔酸，又叫超強酸，氟銻磺酸。

成分分析

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。它們的酸性強的令人難以置信，比如氫氟酸和五氟化銻按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10^9倍。所以王水在它們面前只能是“小巫見大巫”。

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的化學反應，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)生異構化生成異丁烷，這些都是普通酸做不到的。

超強酸可以使碳正離子活性降低，使其反應可受人工控制，對工業(yè)生產有重要作用。

可以預料，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。

主要類型

a.布朗斯特超酸，如HSO3Cl、HSO3F和HSO3CF3等，室溫下為液體，本身為酸性極強的溶劑。

b.路易斯超酸：SbF5、AsF5、TaF5和NbF5等，其中SbF5是已知最強的路易斯酸，可用于制備正碳離子和魔酸等共軛超酸。

c.共軛布朗斯特——路易斯超酸：包括一些由布朗斯特和路易斯酸組成的體系。如：H2SO4·SO3(H2S2O7）；H2SO4·B(OH)3；HSO3F·SbF5；HSO3F等。

d.固體超酸：硫酸處理的氧化物TiO2·H2SO4；ZrO2·H2SO4；路易斯酸處理的TiO2·SiO2等。

超酸用途

a.非電解質成為電解質，能使很弱的堿質子化（碳正離子）

b.超酸中，解離出多鹵素陽離子（I2）+、（I3）+、（Br2）+、（Cl2）+等

c.良好的催化劑

氟銻酸

（Fluoroantimonicacid]），是氟化氫（HF）與五氟化銻（SbF5）的混合物，可全稱為六氟合銻酸，現在已知最強的超強酸。其中，氟化氫提供質子（H+）和共軛堿氟離子（F-），氟離子通過強配位鍵與親氟的五氟化銻生成具有八面體穩(wěn)定結構的六氟化銻陰離子（SbF6），而該離子是一種非常弱的親核試劑和非常弱的堿。于是H+(質子）就成為了“自由質子”，從而導致整合體系具有極強的酸性。氟銻酸的酸性通常是純硫酸的10^19倍（哈米特酸度函數=-28）。

魔酸

魔酸（Magicacid）是最早發(fā)現的超強酸，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）和一種質子酸氟磺酸（FSO3H）的混合物。魔酸是無色透明的粘稠液體，含雜質時為淡黃色、棕色甚至是黑綠色。有明顯的刺激性氣味，純凈的氟銻磺酸密度大致為3.61-3.82g/ml，無固定溶沸點（1:1哈米特酸度函數=-25）酸性為純硫酸的10萬億倍。

碳硼烷酸

碳硼烷酸（Carboranesuperacid）：2004年，河濱加州大學的ChristopherReed研究小組合成出了這種最強的純酸—碳硼烷酸（化學式：CHB11Cl11），碳硼烷的結構十分穩(wěn)定且體積較大，一價負電荷被分散在碳硼烷陰離子的表面，因而與氫陽離子的作用很弱，從而具有令人吃驚的釋放氫離子的能力。酸性是氟硫酸的一千倍，純硫酸的一百萬倍，但由于碳硼烷的結構穩(wěn)定，在釋出氫離子后難以再發(fā)生變化，因此腐蝕性極低，又被稱為最溫和的強酸。它能溶解不溶于王水的高級烷烴蠟燭。碳硼烷酸的應用十分廣泛，可以用來制造“酸化”的有機分子，研究這些在自然界中短暫存在的有機分子有助于科學家了解物質發(fā)生變化的深層次機理，而科學家希望用碳硼烷酸酸化惰性氣體氙，確定該氣體的惰性強度。（哈米特酸度函數=-18.0）

酸度對照

以下的資料是以哈米特酸度函數作為依據，酸度以大負數H0值表示（負數的絕對值越大，酸性越強，純硫酸的哈米特酸度函數為-11.93）：

氟銻酸【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）

固體超強酸SbF—SiO—AlO，SbF—TiO—SiO(Ho=-13.75~-14.52）

高氯酸（-13）

純硫酸（-11.93）