氟锑酸 编辑

氟锑酸氟锑酸

氟锑酸是一种无机化合物,化学式为HSbF6,是氢氟酸和五氟化锑反应后的产物,属于超强酸。SbF5能与F-形成正八面体形阴离子SbF6-。氢离子能自由运动,几乎不受束缚,因此该物质有强酸性。比纯硫酸要强2×1019倍,为已知酸性最强的物质。氟锑酸属于超强酸性体系。

形态

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氢氟酸和五氟化锑以一比一的比例反应成为已知最强的超强酸(超强质子酸和路易斯酸),实验证明能分解碳氢化合物,产生碳正离子以及氢气。

+-+-

氢氟酸(HF)和五氟化锑(SbF5)互相反应强烈放热。HF会释放质子H+,然后氟离子F-会与SbF5形成八面体型的SbF6-阴离子。SbF6-是非配位阴离子,亲核性和碱性都很弱。于是质子实际上是“裸露”在溶液中,使得混合物体系呈现超强的酸性,比纯硫酸要强2×1019倍。该酸必须用特氟龙(聚四氟乙烯)材料装盛。

图右为氟锑酸的3D分子球棍模型。

结构

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用X射线晶体学研究两份HF-SbF5反应形成的结晶,发现化学式分别为和,都含有Sb2F11作阴离子。据估计,Sb2F11-离子的碱性比SbF6-还要弱,因此更加稳定。

酸度对照

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以下的资料是以哈米特酸度函数作为依据,酸度以大负数H0值表示:

氟锑酸【1:1】(1990)(H0值= -28)

氟锑磺酸【1:1】(1974)(H0值= -25)

碳硼烷酸(2004)(H0值= -18.0)

氟硫酸(1944)(H0值=-15.6)

三氟甲磺酸(1940)(H0值=-14.6)

高氯酸(H0值=-13)

纯硫酸(H0值=-11.93)

注:碳硼烷酸是单一分子酸中酸性最强的酸,而非酸性最强的酸。

六氟锑酸是超强酸体系,而非化合物。

应用

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氟锑酸几乎可以质子化所有的有机化合物。

1、使某些很难质子化的物质(如高氯酸)质子化,进一步制备含有-ClO3基团的有机物:

HClO4 + H+ ==== +

+ +H+ ====++ +

C6H6 + + ==== +

+====C6H5ClO3+H+

2、使高级烷烃质子化,催化烷烃裂解:

(CH3)3CH + H+→(CH3)3C++ H2

(CH3)4C + H+→ (CH3)3C++ CH4

3、含有羟基的有机物(如醇、酚、羧酸等)质子化,进一步脱羟基化。

R-OH + 2H+ ===== R++ +

4、要注意的是,氟锑酸是无水体系,当氟锑酸与大量水混合时发生强烈反应,氢离子(质子)被中和生成水合氢离子,不再具有超酸性。

反应方程式:H++H2O=====H3O+

危险性

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氟锑酸会与水发生强烈反应甚至爆炸,若溶剂为水,则与其他强于水的酸的强度无法区分(拉平效应)。 吸入蒸气或皮肤接触会造成难以治愈的伤害。盛氟锑酸的容器必须用特氟龙(即聚四氟乙烯)的材料盛装,其他塑料会被严重腐蚀。

性状:

1、氟锑酸中均不含水,SbF5为溶剂,H2SbF7及HF是溶质。故氟锑酸均为无色油状液体。

2、腐蚀性:具有强的腐蚀性,因此通常盛放在特氟龙材料制成的容器中。

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