氟銻磺酸[化學式:HSbF5(OSO2F)或SbF5·HSO3F,式量:316.82]又稱魔酸。無色透明的粘稠液體,含雜質時為淡黃色、棕色甚至是黑綠色。有明顯的刺激性氣味,純凈的氟銻磺酸密度大致為3.61-3.82g/ml,無固定熔沸點。電導率1.2×10-8S/m。當質子酸路易斯酸混合時,其酸的強度增大。典型的代表是氟磺酸與五氟化銻兩者以1:1(mol)的混合體系,被稱為魔酸。在室溫下為無色透明的黏稠狀液體,它是除氟銻酸外最強的酸。在魔酸中幾乎所有的有機化合物都可以發生離子化。魔酸組成之一的SbF5為無色黏稠狀液體,與濕氣接觸產生白煙,是一種非常強的路易斯酸,能與多種化合物形成加成產物。用作無機溶劑。 基本信息
化學性質氟銻磺酸是超強酸之一,可以看作五氟化銻和氟硫酸的混合物,SbF5與FSO3-離子結合成[SbF5(OSO2F)]-離子,使電離出的氫離子幾乎不受粒子引力控制。[SbF5(OSO2F)]-在溶液中完全電離,暴露在空氣中強烈吸水并有部分水解形成HSbO3、HF、H?SO?和其他強酸及一些絡合物。故久置的魔酸中還有少量SbO3-、F-、SO4 2-、SbO+、SbO2+離子。SbF5(OSO2F)]-離子有和氟離子一樣的活性。當皮膚沾到氟銻磺酸時先會被脫水炭化,接著碳被離子化,[SbF5(OSO2F)]-離子及少量SbO3-、F-等離子進入血液,使鈣、鎂離子失活,導致人體中毒。 氟銻磺酸酸性極強,以至于高氯酸在其中都會被質子化: HClO?+ HSbF5(OSO?F) ==== [SbF5(OSO2F)]-+ [H2ClO4]+ 在這種酸性環境下,一般情況下很多無法進行的有機化合反應可以順利進行。故氟銻磺酸常作為現代化工合成反應的催化劑。 超強酸能向鏈烷烴供給質子,使其質子化形成碳正離子。 R3CH + [H2SO3F]+<----> [R3CH2]++ HSO3F <----> H2+ [R3C]++ HSO3F 超強酸對鏈狀鹵素和硫陽離子的研究提供了一個優良的溶劑介質。 氟銻磺酸還是一種良好的溶劑和腐蝕劑,可以將包括金、鉑在內的極不活潑金屬氧化溶解。氟銻磺酸通常儲存在聚四氟乙烯的容器內。在室溫下氟銻磺酸和玻璃作用劇烈,并能溶解烴類有機物,可以將有機含氧化合物脫水炭化,但和含鉛塑料玻璃(一種狀似玻璃的透明有機含鉛有機材料,主要成分是全氟聚苯乙烯、聚四氟乙烯、和二氟化鉛,如圖所示)反應很慢,故一般用含鉛塑料玻璃制成的細口瓶盛裝。 氟銻磺酸酸使某些很難質子化的物質(如高氯酸)質子化,進一步制備含有-ClO3基團的有機物: HClO4 + H+ ==== [H2ClO4]+ [H2ClO4]++H+====[ClO3]++ [H3O]+ C6H6+ [ClO3]+==== [C6H6ClO3]+ [C6H6ClO3]+ - H+ ====C6H5ClO3 氟銻磺酸酸使高級烷烴質子化,催化烷烴裂解: (CH3)3CH + H → (CH3)3C + H2; (CH3)4C + H → (CH3)3C + CH4 氟銻磺酸酸含有羥基的有機物(如醇、酚、羧酸等)質子化,進一步脫羥基化。 R-OH + 2H = R+(碳正離子) + [H3O]+ 強氧化劑:Sb(V)氟化物例如SbF5具有一定的氧化性,加上它超強的酸性,大大增加了氧化能力,能夠氧化腐蝕多種金屬。要注意的是,氟銻磺酸是無水體系,當氟銻磺酸與大量水混合時發生強烈反應,失去超酸性。 ---->---->物理性質氟銻磺酸是無色透明的粘稠液體,含雜質時為淡黃色、棕色甚至是黑綠色。有明顯的刺激性氣味,純凈的氟銻磺酸密度大致為3.61-3.82g/ml,無固定熔沸點。 化學性質氟銻磺酸是超強酸之一,可以看作五氟化銻和氟硫酸的混合物, SbF5與FSO3-離子結合成[SbF5(OSO2F)]-離子,使電離出的氫離子幾乎不受粒子引力控制。[SbF5(OSO2F)]-在水溶液中完全電離,暴露在空氣中強烈吸水并有部分水解形成Hsbo3、HF、H2SO4和其他強酸及一些絡合物。故久置的魔酸中還有少量SbO3-、F-、SO4 2-、SbO+、SbO2+離子。SbF5(OSO2F)]-離子有和氟離子一樣的活性。當皮膚沾到氟銻磺酸時先會被脫水炭化,接著碳被溶解,[SbF5(OSO2F)]-離子及少量SbO3-、F-等離子進入血液,使鈣、鎂離子失活,導致人體中毒。 氟銻磺酸酸性極強,以至于高氯酸、在其中都會被質子化: HClO4 + HSbF5(OSO2F) ==== [SbF5(OSO2F)]- + [H2ClO4]+ 在這種酸性環境下,一般情況下很多無法進行的有機化合反應可以順利進行。故氟銻磺酸常作為現代化工合成反應的催化劑。 超強酸能向鏈烷烴供給質子,使其質子化形成碳正離子。 R3CH + [H2SO3F]+ <----> [R3CH2]+ + HSO3F <----> H2 + [R3C]+ + HSO3F 超強酸對鏈狀鹵素和硫陽離子的研究提供了一個優良的溶劑介質。 氟銻磺酸還是一種良好的溶劑和腐蝕劑,可以將包括金、鉑在內的極不活潑金屬氧化溶解。氟銻磺酸通常儲存在聚四氟乙烯的容器內。在室溫下氟銻磺酸和玻璃作用劇烈,并能溶解烴類有機物,可以將有機含氧化合物脫水炭化,但和含鉛塑料玻璃(一種狀似玻璃的透明有機含鉛有機材料,主要成分是全氟聚苯乙烯、聚四氟乙烯、和二氟化鉛,如圖所示)反應很慢,故一般用含鉛塑料玻璃制成的細口瓶盛裝。 氟銻磺酸酸使某些很難質子化的物質(如高氯酸)質子化,進一步制備含有-ClO3基團的有機物: HClO4 + H+ ==== [H2ClO4]+ [H2ClO4]+ +H+ ====[ClO3]++ [H3O]+ C6H6 + [ClO3]+ ==== [C6H6ClO3]+ [C6H6ClO3]+ - H+ ====C6H5ClO3 氟銻磺酸酸使高級烷烴質子化,催化烷烴裂解: (CH3)3CH + H → (CH3)3C + H2; (CH3)4C + H → (CH3)3C + CH4 氟銻磺酸酸含有羥基的有機物(如醇、酚、羧酸等)質子化,進一步脫羥基化。 R-OH + 2H = R+(碳正離子) + [H3O]+ 強氧化劑:Sb(V)氟化物例如SbF5具有一定的氧化性,加上它超強的酸性,大大增加了氧化能力,能夠氧化腐蝕多種金屬。要注意的是,氟銻磺酸是無水體系,當氟銻磺酸與大量水混合時發生強烈反應,失去超酸性。 ---->----> |
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