化學元素
魔酸(Magic Acid)
魔酸(Magic Acid)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10億倍。能溶解不溶於王水的高級烷烴蠟燭。
酸鹼中和反應的實質是質子的傳遞反應。超酸是指酸性比普通無機酸強106~1010倍的酸。魔酸(HSO3F-SbF5)是已知最強的超酸,許多物質(如H2SO-4)在魔酸中可獲得質子(即質子化)。
SbF5和HF以0.2:1的摩爾比混合時酸度以達到100%硫酸的10^9倍以上,隨著SbF5的比例增加酸度還能增強
魔酸,應當稱魔術酸比較合適(magic acid),用聚四氟乙烯制的容器盛放,一般講超強酸是指比100%的硫酸酸性更強的酸。
歷史淵源
說起超強酸的發現,還有一段故事呢!十多年前,一個聖誕節的前夕,在美國加利福尼亞大學的實驗室里,奧萊教授和他的學生正在緊張地做著實驗。一個學生好奇地把一段蠟燭伸進一種無機溶液里。奇蹟發生了——性質穩定的蠟燭竟然被溶解了!蠟燭的主要成分是飽和烴,通常它是不會與強酸、強鹼甚至氧化物作用的。但這個學生卻在無意中用這種1∶1的SbF3·HSO3F的無機溶液溶解了它。奧萊教授對此非常驚愕,連連稱奇。他把這種溶液稱為“魔酸”,也就是後來所說的超強酸。超強酸不但能溶解蠟燭,而且能使烷烴、烯烴等發生一系列化學變化,這是普通酸難以做到的。例如,正丁烷在超強酸的作用下,可以發生 C—H鍵的斷裂,生成氫氣;發生C—C鍵的斷裂,生成甲烷;還可以發生異構化反應生成異丁烷。在奧萊教授和他的學生這一發現的啟示下,迄今為止,科學家們已經找到多種液態和固態的超強酸。液態的有 HF·SbF5、TaF5·HSO3F 等。固態的有 SbF6·SO2ZrO、SbF5·SiO2·Al2O3 等,它們都有類似於SbF5·HSO3F的性質。