強酸的腐蝕性相關(guān)知識

                                                      2017-12-1 14:30:43      點(diǎn)擊:
                                                      強酸堿溶液的Ph值分別趨向于0和14,但如果將該值作為標準來(lái)形容“強酸”是遠遠不夠的。
                                                      魔酸(Magic acid)是最早發(fā)現的超強酸,稱(chēng)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(zhì)子酸氟硫酸(FSO3H)的混合 物。目前已知最強的超強酸是氟銻酸(en:Fluoroantimonic acid),一種氫氟酸(HF)與五氟化銻(SbF5)的混合物。強酸之中最強者是5價(jià)氟化銻溶解量為80%的氫氟酸。該種酸性溶液的酸性尚未測定,但即 使稍弱的溶解量為50%的溶液酸度也比濃硫酸溶液強1018倍。超強酸是由兩種或兩種以上的含氟化合物組成的溶液。比如氫氟酸和五氟化鉛按1 :0.3(摩爾比)混合時(shí),它的酸性是濃硫酸的 1億倍;按1 :1混合時(shí),它的酸性是濃硫酸的10億倍。能溶解不溶于王水的高級烷烴蠟燭。 
                                                      酸堿中和反應的實(shí)質(zhì)是質(zhì)子的傳遞反應。超酸是指酸性比普通無(wú)機酸強106~1010倍的酸。魔(HSO3F-SbF5)是已知最強的超酸,許多物質(zhì)(如H2SO?4)在魔酸中可獲得質(zhì)子(即質(zhì)子化)。 

                                                      圖(1)氫氟酸溜槽腐蝕很?chē)乐,采用KN17預保護
                                                      在很長(cháng)的一段時(shí)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(huì )像“泥牛入!币粯雍芸熳兊臒o(wú)影無(wú)蹤。 
                                                      直 到有一天奧萊教授和他的學(xué)生偶然發(fā)現了一種奇特的溶液,人們才知道其實(shí)王水并不是最強的酸,還有比它強的酸,這就是超酸,又叫超強酸,超酸是指酸性比普通 無(wú)機酸強10^6~10^10倍的酸。它的發(fā)現非常有戲劇性:1966年圣誕前,奧萊教授的學(xué)生偶然將一支圣誕蠟燭放入到他們配置的混合酸液中,竟然驚奇 的發(fā)現蠟燭溶解了,然后立即做出了酸性等一系列相關(guān)測試,發(fā)現蠟燭居然已經(jīng)分解,溶液中沒(méi)有任何蠟燭成分,這如同將鐵丟入酸中產(chǎn)生了氫氣和酸化鐵一般的化 學(xué)反應,因此也發(fā)現了它們的酸性強的令人難以置信。 
                                                      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。比如氫氟酸和五氟化銻的混合等, 這些混合酸的均是比硫酸、鹽酸;硝酸酸性強幾百萬(wàn)倍,甚至幾十億倍的超強酸。
                                                      下面就以氫氟酸(HF)和五氟化銻(sbF5)的混合酸為實(shí)例,介紹一下超強酸。
                                                      氫氟酸(HF)和五氟化銻(sbF5)的混合酸也就是人們說(shuō)的魔酸(magic acid)或魔術(shù)酸 ,魔酸(HSO3F-SbF5)是目前世界上已知最強的超酸,許多物質(zhì)(如H2SO-4)在魔酸中可獲得質(zhì)子(即質(zhì)子化)。當它們按1 :0.3(摩爾比)混合時(shí),它的酸性是濃硫酸的 1億倍;按1: 1混合時(shí),它的酸性是濃硫酸的10億倍,而以0.2:1的摩爾比混合時(shí)酸度更能達到100%純硫酸的10^9倍以上, 隨著(zhù)SbF5的比例增加酸度還能增強 。它能輕易溶解不溶于王水的高級烷烴蠟燭。所以王水在它們面前只能是“小巫見(jiàn)大巫”。
                                                      魔酸目前在市場(chǎng)上也可以購買(mǎi),但是它只是五氟化銻和氫氟酸按體積比1:1(注意:不是按照摩爾比)混合制成的混酸,其酸度只是無(wú)水硫酸的100倍,它的盛放只用聚四氟乙烯制的容器盛放,因為即使是玻璃也會(huì )被它溶解。 

                                                      圖(2)KN17濃硫酸防腐蝕材料
                                                      目 前,超強酸在化學(xué)和化學(xué)工業(yè)上,極有應用價(jià)值,它既是無(wú)機及有機的質(zhì)子化試劑,又是活性極高的催化劑。過(guò)去很多在普通環(huán)境下極難實(shí)現或根本無(wú)法實(shí)現的化學(xué) 反應在超強酸環(huán)境中。卻能異常順利地完成。而由于超強酸的酸性和腐蝕性強的出奇,所以過(guò)去一些極難或根本無(wú)法實(shí)現的化學(xué)反應,在超強酸的條件下便能順利進(jìn) 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,生產(chǎn)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。
                                                      可以預料,隨著(zhù)這些具有超常酸性和腐蝕性超強酸的相繼問(wèn)世,化學(xué)和化學(xué)工業(yè)將會(huì )迅速走進(jìn)新時(shí)代。
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