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世界上酸性最强的化合物

#科学之最# 0 0
世界上酸性最强的化合物是氟锑酸。氟锑酸(fluoroantimonic acid),化学式HSbF6。是氢氟酸和五氟化锑反应后的产物,属于超强酸。SbF5能与F-形成正八面体形阴离子SbF6-。氢离子能自由运动,几乎不受束缚,因此该物质有强酸性。比纯硫酸要强2×1019倍,为已知酸性最强的物质。氟锑酸属于超强酸性体系。
详细介绍 PROFILE +

形态

氟锑酸或称六氟锑酸、六氟合锑酸,化学式为HSbF6,是氢氟酸和电子酸五氟化锑反应后的产物.以一比一的比例混合时成为已知最强的超强酸,实验证明能分解碳氢化合物,产生碳正离子以及氢气。

氢氟酸(HF)和五氟化锑(SbF5)互相反应强烈放热.HF会释放质子H+,然后氟离子F-会与SbF5形成八面体型的SbF6-阴离子。SbF6-是非配位阴离子,亲核性和碱性都很弱.于是质子实际上是“裸露”在溶液中,使得混合物体系呈现超强的酸性,比纯硫酸要强2×1019倍。该酸必须用特氟龙(聚四氟乙烯)材料装盛。

结构

用X射线晶体学研究两份HF-SbF5反应形成的结晶,发现化学式分别为[H2F][Sb2F11]和[H3F2][Sb2F11],都含有Sb2F11作阴离子。据估计,Sb2F11离子的碱性比SbF6还要弱,因此更加稳定。

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:

氟锑酸【1:1】(1990)(H0值= -28)

魔酸【1:1】(1974)H0值= -25)

碳硼烷酸(2004)(H0值= -18.0)

氟硫酸(1944)(H0值=-15.6)

三氟甲磺酸(1940)(H0值=-14.6)

高氯酸(H0值=-13)

纯硫酸(H0值=-11.93)

注:碳硼烷酸是单一分子酸中酸性最强的酸,而非酸性最强的酸。

六氟锑酸是超强酸体系,而非化合物。

应用

氟锑酸使其几乎可以质子化所有的有机化合物.它与异丁烷和新戊烷反应会生成相应的碳正离子:

(CH3)3CH + H+→ (CH)3C3 + H2;

(CH3)4C + H+→ (CH3)3C + CH4

1、使某些很难质子化的物质(如高氯酸)质子化,进一步制备含有-ClO3基团的有机物:

HClO4 + H+ ==== [H2ClO4]+

[H2ClO4]+ +H+ ====[ClO3]++ [H3O]+

C6H6 + [ClO3]+ ==== [C6H6ClO3]+

[C6H6ClO3]+ - H+ ====C6H5ClO3

2、使高级烷烃质子化,催化烷烃裂解:

(CH3)3CH + H → (CH3)3C + H2;

(CH3)4C + H → (CH3)3C + CH4

3、含有羟基的有机物(如醇、酚、羧酸等)质子化,进一步脱羟基化。

R-OH + 2H = R+(碳正离子) + [H3O]+

4、强氧化剂:Sb(Ⅵ)氟化物例如SbF6具有很强的氧化性,能够氧化多种金属及还原剂。

5,配位性:Au+HSbF6  Au3++Sb3++HF

要注意的是,氟锑酸是无水体系,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。

反应方程式:H++H2O=H3O+

危险性

氟锑酸会与水发生强烈甚至爆炸,若溶剂为水,则与其他酸的强度无法区分。 盛氟锑酸的容器必须用特氟龙(即聚四氟乙烯)的材料盛装,其他塑料会被严重腐蚀。

性状:

1、沸点:无(注意,混合物无固定沸点)

2、熔点:无(注意,混合物无固定熔点)

3、氟锑酸中均不含水,SbF5为溶剂,H2SbF7及HF是溶质。故氟锑酸均为无色油状液体。

4、氧化性:因为其中含有五价锑,所以氧化性非常强。

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