Siêu axit mạnh nhất tồn tại là gì?

Axit vừa nguy hiểm vừa rất hữu ích. Chúng giúp chúng ta hòa tan thức ăn, tạo thành phẩm, làm sạch; họ phục vụ thực tế mọi thứ. Tuy nhiên, có những axit mạnh đến mức có thể hòa tan hầu hết mọi vật thể trong thời gian rất ngắn, kể cả cơ thể chúng ta. Axit mạnh nhất trên thế giới là axit fluoroantimonic, và do đó nó hoàn toàn là một trong những siêu axit. Các siêu axit mạnh đến mức chúng thậm chí không được đo bằng thang đo pH hoặc pKA thông thường. Tiếp theo, chúng tôi cung cấp cho bạn một tầm nhìn rộng hơn về axit fluoroantimonic và cách thức hoạt động của nó.

Siêu axit là gì và chúng hoạt động như thế nào?

Siêu axit là một axit có độ axit cao hơn axit sunfuric nguyên chất. Các nhà hóa học mô tả độ mạnh của siêu axit bằng hàm axit Hammett (H0) hoặc các hàm axit đặc biệt khác. Điều này là như vậy bởi vì thang đo pH chỉ áp dụng cho dung dịch nước loãng.

Nhiều siêu axit được hình thành bằng cách trộn axit Brønsted và axit Lewis. Axit Lewis liên kết và ổn định anion được hình thành do sự phân ly của axit Brønsted. Quá trình này loại trừ các chất nhận proton, làm cho axit trở thành chất cho proton.

Bạn có thể nghe nói rằng các siêu axit có các proton “trần trụi” hoặc “không liên kết”, nhưng điều này không đúng. Axit cung cấp proton cho các chất thường không nhận chúng, nhưng ban đầu các proton được gắn vào các phân tử axit và không trôi nổi tự do. Tuy nhiên, các proton này di chuyển nhanh chóng từ chất nhận proton này sang chất nhận proton khác. Vấn đề là một proton có nhiều khả năng dính vào một trong các chất khác hơn là trở thành axit. Điều này là do, khi nói đến việc chấp nhận các proton, siêu axit sẽ thiếu hụt.

Axit mạnh nhất tồn tại

Axit mạnh nhất tồn tại là siêu axit gọi là axit fluoroantimonic. Chúng tôi tạo ra axit fluoroantimonic mạnh nhất bằng cách trộn một lượng bằng nhau hydro florua (HF) và antimony pentaflorua (HSbF ⁶ ), nhưng có những hỗn hợp khác cũng tạo ra siêu axit này: HF + SbF ₅ → H ⁺ SbF ₆ ^– .

Các nhà điều tra khác nhau đã kết luận rằng axit fluoroantimonic (HSbF₆) có thể là axit gấp hàng tỷ lần so với axit sulfuric 100%. Thậm chí, loại axit này còn có khả năng hòa tan, trong vô số chất đó là thủy tinh. Axit đặc biệt này được sử dụng làm chất xúc tác trong các phản ứng hóa học cho hóa sinh, sản xuất xăng và sản xuất vật liệu tổng hợp.

Axit Fluoroantimonic bao gồm antimon, flo và hydro. Liên kết yếu giữa ion hydro và flo là lý do tại sao axit này có tính axit rất mạnh và có tính hủy diệt cao. Điều này cũng có nghĩa là, ngay sau khi axit fluoroantimonic mất đi một proton, nó bắt đầu loại bỏ các electron khỏi nguyên tử.

Sức mạnh của axit này là đáng chú ý, vì vậy rất khó để lưu trữ. Nếu bạn cố đổ nó vào một cái chai thủy tinh, nó sẽ hòa tan cả cái chai và bàn tay bạn đang cầm nó. Axit chỉ có thể được lưu trữ trong những gì chúng ta sử dụng trong chảo chống dính: Teflon hoặc polytetrafluoroethylene. Vật liệu này có liên kết đơn mạnh nhất trong hóa học hữu cơ giữa carbon và flo. Kết quả? một cấu trúc hóa học kháng cao.

axit cacbonan

Axit floantimonic tạo thành từ hỗn hợp các axit, nhưng axit carborane H(CHB ₁₁ Cl ₁₁ ) không được tạo thành từ hỗn hợp, nghĩa là chúng là một axit đơn lẻ. Mặc dù bản chất của các phân tử axit cacbonat khiến việc tính toán độ mạnh của chúng trở nên khó khăn, nhưng Ho của các axit này được cho là ít nhất là -18. Axit carborane có thể mạnh như axit fluoroantimonic. Chúng là những axit duy nhất có khả năng proton hóa fullerene (C ₆₀ ) và carbon dioxide (CO ₂ ). Mặc dù sức mạnh của họ, axit carborane không ăn mòn. Chúng không làm bỏng da và có thể bảo quản trong các hộp đựng thông thường.

Danh sách siêu axit

Các siêu axit có độ axit cao hơn axit sunfuric, có hoạt độ Hammett là -11,9 (H0 = -11,9). Do đó, các siêu axit có H0 < -12. Sử dụng phương trình Henderson-Hasselbalch, độ pH của axit sunfuric 12M là âm. Bây giờ, mặc dù công thức này không áp dụng được cho các siêu axit, nhưng có thể khẳng định rằng độ pH của các siêu axit là âm. Đây là danh sách:

• HCl. Axit hydrochloric.
• HNO3 . _{_} Axit nitric.
• H2SO4 . _{_} _ _{_} Axit sunfuric (Đừng nhầm với HSO ₄ là một axit yếu).
• HBr . axit hydrobromic.
• chào . axit iot.
• HClO4 . _{_} axit pecloric.
• HClO3 . _{_} axit clohiđric.

Công dụng của siêu axit

Tại sao lại sử dụng một loại axit mạnh như vậy, chứ chưa nói đến loại axit độc hại và ăn mòn như axit fluoroantimonic? Những axit này không được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày, thậm chí không được sử dụng trong phòng thí nghiệm hóa học thông thường. Chúng được sử dụng độc quyền bởi các nhà hóa học và kỹ sư hữu cơ trên các hợp chất không chấp nhận proton. Chúng cũng hữu ích vì chúng hoạt động trong các dung môi khác ngoài nước.

Siêu axit gây ra các phản ứng được sử dụng để sản xuất xăng có chỉ số octan cao và tổng hợp nhựa. Các ứng dụng khác của siêu axit diễn ra trong sản xuất chất nổ, ete, anken, trong số những chất khác.

nguồn

• Đỉnh, H. (nd). Axit Fluoroantimonic .
• hóa học dễ dàng. (2020). Axit Fluorantimonic .