Tabla de Contenidos
Киселините са едновременно опасни и много полезни. Те ни помагат да разтваряме храна, да правим продукти, да почистваме; обслужват практически всичко. Има обаче толкова силни киселини, че биха могли да разтворят почти всеки обект за много кратко време, включително нашето тяло. Най-мощната киселина в света е флуороантимоновата киселина и следователно тя е напълно една от суперкиселините. Суперкиселините са толкова силни, че дори не се измерват с обичайните pH или pKA скали. След това ви даваме по-широка визия за флуороантимоновата киселина и как работи.
Какво представляват супер киселините и как действат?
Суперкиселината е киселина, която има киселинност, по-висока от тази на чистата сярна киселина. Химиците описват силата на суперкиселините, използвайки функцията за киселинност на Хамет (H0) или други специални функции за киселинност. Това е така, защото pH скалата се прилага само за разредени водни разтвори.
Много суперкиселини се образуват чрез смесване на киселина на Брьонстед и киселина на Люис. Киселината на Люис свързва и стабилизира аниона, образуван от дисоциацията на киселината на Брьонстед. Този процес изключва акцепторите на протони, което прави киселината донор на протони.
Може да чуете, че суперкиселините имат „голи“ или „несвързани“ протони, но това не е вярно. Киселината осигурява протони на вещества, които обикновено не ги приемат, но първоначално протоните са прикрепени към киселинните молекули и не се носят свободно. Тези протони обаче се движат бързо от един протонен акцептор към следващия. Въпросът е, че протонът е по-вероятно да се прилепи към някое от другите вещества, отколкото да се превърне в киселина. Това е така, защото когато става въпрос за приемане на протони, суперкиселината не успява.
Най-силната киселина, която съществува
Най-силната киселина, която съществува, е суперкиселината, наречена флуороантимонова киселина. Ние произвеждаме най-мощната флуороантимонова киселина чрез смесване на равни количества флуороводород (HF) и антимонов пентафлуорид (HSbF 6 ), но има и други смеси, които също произвеждат тази суперкиселина: HF + SbF 5 → H + SbF 6 – .
Различни изследователи са стигнали до заключението, че флуороантимоновата киселина (HSbF₆) може да е милиарди пъти по-киселинна от 100% сярна киселина. Дори тази киселина има способността да разтваря, сред множеството вещества, стъклото. Тази конкретна киселина се използва като катализатор в химични реакции за биохимия, производство на бензин и производство на синтетични материали.
Флуороантимоновата киселина се състои от антимон, флуор и водород. Слабата връзка между водородния йон и флуора е причината тази киселина да е толкова разрушителна и изключително киселинна. Това също означава, че веднага щом флуороантимоновата киселина загуби протон, тя започва да премахва електрони от атомите.
Силата на тази киселина е забележителна, така че е трудно да се съхранява. Ако се опитате да го поставите в стъклена бутилка, това ще разтвори както бутилката, така и ръката, с която я държите. Киселината може да се съхранява само в това, което използваме в тигани с незалепващо покритие: тефлон или политетрафлуоретилен. Този материал има най-силната единична връзка в органичната химия между въглерод и флуор. Резултатът? силно устойчива химическа структура.
карборанови киселини
Флуорантимоновата киселина се получава от смес от киселини, но карборан H(CHB 11 Cl 11 ) киселините не се образуват от смеси, тоест те са една киселина. Въпреки че природата на молекулите на въглеродната киселина затруднява изчисляването на тяхната сила, Ho на тези киселини се смята, че е поне -18. Карборановите киселини могат да бъдат толкова силни, колкото флуороантимоновата киселина. Те са единствените киселини, способни да протонират фулерен (C 60 ) и въглероден диоксид (CO 2 ). Въпреки силата си, карборановите киселини не са корозивни. Те не изгарят кожата и могат да се съхраняват в обикновени съдове.
Списък на суперкиселините
Суперкиселините имат по-висока киселинност от сярната киселина, която има активност на Хамет от -11,9 (H0 = -11,9). Следователно суперкиселините имат H0 < -12. Използвайки уравнението на Хендерсън-Хаселбалх, рН на 12М сярна киселина е отрицателно. Сега, въпреки че тази формулировка не е приложима за суперкиселините, е възможно да се потвърди, че pH на суперкиселините е отрицателно. Това е списъкът:
- НС1. Солна киселина.
- HNO 3 . Азотна киселина.
- H2SO4 _ _ _ _ Сярна киселина (Да не се бърка с HSO4, която е слаба киселина).
- HBr . бромоводородна киселина.
- здрасти _ йодна киселина.
- HClO4 . _ Перхлорна киселина.
- HClO 3 . Хлорна киселина.
Използване на супер киселини
Защо да използваме толкова силна киселина, да не говорим за такава токсична и корозивна като флуороантимоновата киселина? Тези киселини не се използват в ежедневието, дори и в нормална химическа лаборатория. Те се използват изключително от органични химици и инженери за съединения, които иначе не биха приели протони. Те също са полезни, защото работят в разтворители, различни от вода.
Суперкиселините предизвикват реакции, които се използват за производство на високооктанов бензин и за синтезиране на пластмаси. Други употреби на суперкиселините се срещат в производството на експлозивни вещества, етери, алкени и др.
Източници
- Пик, Х. (nd). Флуороантимонова киселина .
- лесна химия. (2020 г.). Флуорантимонова киселина .