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1.一直被誤解的超強(qiáng)酸 不管是在b站，還是在百度，還是在什么地方的搜索器上面收索“氟銻酸”，一方面，你不會得到太多的有用信息，正規(guī)的解釋也是少之又少，另外一方面，關(guān)于氟銻酸的內(nèi)容是營銷號的重災(zāi)區(qū)，大部分關(guān)于這種強(qiáng)酸的視頻均大部分有營銷號占領(lǐng)，且因為營銷號自己的知識水平導(dǎo)致誤導(dǎo)性知識，多的觸目驚心。這來源于人們對超強(qiáng)酸性物質(zhì)的極端的神化和魔化。這篇專欄的目的就是，用描述一種普通化合物的語氣，去正正規(guī)規(guī)的科普氟銻酸，這種超強(qiáng)酸的化學(xué)，物理性質(zhì)。 氟銻酸的酸性和腐蝕性之強(qiáng)，是網(wǎng)絡(luò)里面出了名的。在營銷號的視頻里面，氟銻酸往往是這樣的：  總之，就是一種水樣的，淡綠色或無色的的稀薄液體，裝在實驗室里面的玻璃器皿里面，可以腐蝕幾乎一切物質(zhì)…… 然而，現(xiàn)實中氟銻酸的真面目并非如此。氟銻酸根本不是綠色的，也不是水樣的稀薄液體，更不能盛放在玻璃器皿里面。現(xiàn)實中的氟銻酸，是無色的，油樣的粘稠液體（十分類似于你家里面的護(hù)膚甘油），更重要的是，氟銻酸作為一種含氟的酸，是不可以盛放在玻璃器皿里面的。而氟銻酸并不是不可以盛放在玻璃器皿里面的個例，所有的帶有氟的酸，就像氟銻磺酸（另一種和氟銻酸類似但是比氟銻酸酸性弱一點的超強(qiáng)酸），氫氟酸（一種腐蝕性很強(qiáng)的弱酸），都不可以盛放在玻璃器皿里面。他們只能盛放在乳白色不透明的聚四氟乙烯或灰白色不透明的聚全氟丙烯等含有氟的塑料做的容器里面。玻璃容器會被氟銻酸或其他帶氟的酸嚴(yán)重腐蝕。 因此，其實百度營銷號口中所說的氟銻酸，根本就不含氟，就更不可能是氟銻酸了。應(yīng)該只是另外一些不含氟的，酸性，腐蝕性略弱一點的無機(jī)酸。 也有營銷號把氟銻酸描述成這樣：  實際上，氟銻酸沒有脫水性，不能讓有機(jī)物脫水碳化。 而且，氟銻酸雖然酸性很強(qiáng)，實際上腐蝕性并沒有魔酸（氟銻磺酸）強(qiáng)。酸性和腐蝕性實際上不可以混為一談（就如碳**酸（記住這個名字，下面還會提到的）酸性可以和氟銻磺酸旗鼓相當(dāng)，但是卻非常穩(wěn)定，幾乎沒有腐蝕性，而酸性及其弱小的氫氟酸，反而腐蝕性驚人的強(qiáng)）腐蝕性就是某種物質(zhì)對另一種固體化學(xué)相互作用，使性能發(fā)生變化，受到損傷的現(xiàn)象。而酸性是一個更復(fù)雜的東西，我會在接下來詳細(xì)解說。 2.成為超強(qiáng)酸 眾所周知，氟銻酸是目前發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)的酸，酸的狹義定義，就是可以給出質(zhì)子的物質(zhì)。給出質(zhì)子的能力越強(qiáng)，酸性越強(qiáng)。 下圖，如果把氟銻酸拆成兩部分，一部分是陰離子（右邊的那部分）和陽離子（左邊的那部分），陰離子是SbF6-，陽離子是H+，先來看看陰離子部分：Sb的電子構(gòu)型為5s25p3，正常顯+3價，不過也可以顯+5價。銻的最外層的五個電子可以分別激發(fā)為單電子，再加上SbF6-帶有一個負(fù)電荷，Sb原子作為中心原子采取sp3d2雜化（跟SF6比較像），這樣，就形成了正八面體分布的六個雜化軌道，每個軌道分別與F原子成鍵，是一種特別的陰離子：非配位陰離子，這種陰離子有一種特點：和陰離子作用很弱，導(dǎo)致氟銻酸里面的H+陽離子幾乎裸露，不受陰離子控制，這就是氟銻酸超強(qiáng)酸性的來源，氟銻酸中的氫離子已經(jīng)強(qiáng)大到可以把高氯酸質(zhì)子化（獲得質(zhì)子），也許大家不知道這是什么概念，目前可以把高氯酸質(zhì)子化的物質(zhì)只有兩種，氟銻酸和氟銻磺酸。由于氟銻酸強(qiáng)大的質(zhì)子性，甚至氟銻酸是不可以接觸水的，否則水會從H2O質(zhì)子化成H3O，從而氟銻酸失去超強(qiáng)酸性。  3.到底是不是最強(qiáng)酸？ 在提到這個之前，先要說一下氟銻酸的合成。氟銻酸的合成方法，是把純凈無水的氟化氫氣體或液化氟化氫按1：1的比例通入五氟化銻里面，生成五氟合銻酸，也就是氟銻酸。氟銻酸在某種程度上說，其實是一種混合物，而并非是一種化合物，而是一種由兩種化合物混合而成的。也就是說，氟銻酸實際上并不算是單一分子酸，而是一個酸由多個分子組成的非單一分子酸。所以，單一分子酸和單一分子酸之間酸度的較量，氟銻酸是無權(quán)參與的。而目前發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)的單一分子酸，是在上文提到過的碳**酸。不過碳**酸由于不含有可以腐蝕二氧化硅的氟離子，所以可以用以二氧化硅為主要成分的玻璃做的容器盛放。碳**酸是超強(qiáng)酸家庭中唯一一種腐蝕性極小 可以用氟盛放的酸。 那么，氟銻酸作為一種非單一分子化學(xué)物質(zhì)，到底是不是真正意義上的酸呢？畢竟，在高中之前的酸，堿，都是單一分子的化合物。 然而，答案是：算！ 我們不妨先來看一看阿倫尼烏斯給出的酸的狹義定義：可以電離出氫離子/質(zhì)子的物質(zhì)就是酸（由于氫離子就是一個質(zhì)子，所以電離氫離子就相當(dāng)于給出質(zhì)子）。再來看一下路易斯給出的酸的廣義定義：可以給出電子對的物質(zhì)就是酸。但是無論如何定義，都沒有認(rèn)定酸一定是單一分子化合物，所以氟銻酸是酸。進(jìn)而，氟銻酸的“最強(qiáng)酸”的名號之前應(yīng)該加一個定語：“在不管是否單一分子的情況下”。另外還要加一個定語：“穩(wěn)定的”。 在說到這里之前，先要講幾一個概念：質(zhì)子親和力：碳酸氫鈉，在和鹽酸反應(yīng)的時候，接受質(zhì)子，所以是堿，在和氫氧化鈉反應(yīng)時，給出質(zhì)子，所以是酸，如果這樣的話，酸堿就是相對得了。為了可以絕對的定義酸和堿，科學(xué)家們便制訂了PA，也就是質(zhì)子親和力，就是一種物質(zhì)接受質(zhì)子時釋放的能量。化學(xué)反應(yīng)釋放的能量越大，化學(xué)反應(yīng)越不可逆，反之，能量越小，越可逆。一種物質(zhì)接受質(zhì)子時的能量越小，就越容易把這個質(zhì)子給出去，所以，質(zhì)子親和力越高，堿性越強(qiáng)，酸性越弱，質(zhì)子親和力越小，酸性越強(qiáng)，堿性越弱。而目前發(fā)現(xiàn)質(zhì)子親和力最小的物質(zhì)是氦，所以，氫氦離子是目前酸性最強(qiáng)的物質(zhì)。然而，這種物質(zhì)極不穩(wěn)定，在地球上還未發(fā)現(xiàn)，只是存在于外太空中。而他的酸性，才是真正最強(qiáng)的。 所以，氟銻酸是在無是否單一分子的前提下穩(wěn)定的最強(qiáng)的酸。 |
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