非水溶劑系統

液態HF具有介電常數大、低粘度和寬的液態範圍等特點,因而它是各種類型化合物的一種極好的溶劑。

介紹

以HF作溶劑的體系中,本身發生自偶電離,即HF ←→H+ + F-,由於H+和F-都是溶劑化,更常見的表示式為:
3HF←→H2F+ + HF2-
0℃時其相應的離子積約8e-12(對比:NH3 ~ 10e-33,H2O ~ 10e-14)。氟化氫是酸性很強的溶劑,其酸度與無水硫酸相當,但比氟磺酸弱。能夠給予氟化氫以質子的化合物是很少的。在水溶液中許多呈酸性的化合物在HF溶劑中都呈鹼性或兩性。例如HNO3呈鹼性:
HONO2 + 2HF —→ (HO)2NO+ + HF2(-)
硫酸呈鹼性
H2SO4 + 3HF —→ HOSO2F + H3O+ + HF2(-)
高氯酸呈兩性
HClO4 + 2HF —→ H2ClO4(+) + HF2(-)(鹼性)
HClO4 + HF —→ H2F+ + ClO4(-)(酸性)
另一方面,按照Lewis酸定義,HF中的酸是F-的接收體,因此AsF5、SbF5和BF3是液態HF中的Lewis酸:
BF3 + 2HF —→ BF4(-) + H2F+
AsF5 + 2HF —→ AsF6(-) + H2F+
SbF5 + 2HF —→ SbF6(-) + H2F+
水、醇、羧酸和在O、N上有一對或一對以上孤對電子的其他有機化合物在液態HF中表現為鹼:
H2O + 2HF ←→ H3O+ + HF2(-)
RCH2OH + 2HF —→ RCH2OH2(+) + HF2(-)
RCOOH + 2HF —→ RC(OH)2(+) + HF2(-)

內容

大多數無機氧化物在液態HF中溶解後容易解離生成氟離子(HF2(-)),可得到高度導電的溶液。除氟化物之外的無機溶質常發生溶劑解,因而氯化物、溴化物、碘化物可生成相應的氟化物並放出HX,氧化物、氫氧化物、碳酸鹽和亞硫酸鹽也生成氟化物,這是植被無水金屬氟化物的一種極好的途徑,已用於製備TiF4、ZnF4、UF4、SnF4、VOF3、SBF5等
液態氟化氫現還廣泛用於生物化學的研究:使碳水化合物、胺基酸及蛋白質易於溶解,特別是具有脫水能力的複雜有機化合物(纖維素、糖、酯等)常常在液態HF中溶解而不失水。不溶於水的球狀蛋白質和許多纖維狀蛋白質如絲蛋白等也有類似的情況。這些溶液相當穩定,例如激素胰島素和促腎皮素在液態HF中於0℃、2h後,仍然基本上原封不動地保持它們的生物活性,從而可方便地進行有關研究。

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