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【分享】比硫酸強的上千倍的酸－超強酸

醋老西

2007/07/07

比硫酸強的上千倍的酸－超強酸

超強酸（英文：Superacid）是指比純硫酸酸性更強的酸。

簡單的超強酸包括三氟甲磺酸（CF3SO3H）和氟硫酸（FSO3H），它們的酸性都是硫酸的上千倍。在更多的情況下，超強酸不是單一純淨物而是幾種化合物的混合物。

超強酸這一術語由詹姆斯·布萊恩特·科南特（en:James Bryant Conant）於1927年提出，用於表示比通常的無機酸更強的酸。喬治·安德魯·歐拉因其在碳正離子和超強酸方面的研究獲得1994年諾貝爾化學獎。

魔酸（Magic acid）是最早發現的超強酸，稱它有魔法是因為它能夠分解蠟燭中的蠟。魔酸是一種路易斯酸五氟化銻（SbF5）和一種質子酸氟硫酸（FSO3H）的混合物。目前已知最強的超強酸是氟銻酸（en:Fluoroantimonic acid），一種氫氟酸（HF）與五氟化銻（SbF5）的混合物。其中，氫氟酸提供質子（H+）和共軛鹼氟離子（F−），氟離子通過強配位鍵與親氟的五氟化銻生成具有八面體穩定結構的六氟化銻陰離子（SbF6−），而該離子是一種非常弱的親核試劑和非常弱的鹼。於是質子就成為了「自由質子」，從而導致整合體系具有極強的酸性。氟銻酸的酸性通常是純硫酸的2×1019倍。

2004年，加州大學河濱分校的Christopher Reed研究小組合成出了一種號稱史上最強的純酸—碳硼烷酸。由於碳硼烷酸中碳硼烷的結構十分穩定且體積較大，一價負電荷被分散在碳硼烷陰離子的表面，因而與氫陽離子的作用很弱，碳硼烷酸從而具有令人吃驚的釋放氫離子的能力。據他們報道碳硼烷酸的酸性是氟硫酸的一千倍，純硫酸的一百萬倍，水的100萬億倍；而釋放氫離子後，碳硼烷的結構（由11個硼原子和一個碳原子排列而成的20面體）不會輕易發生變化，難以進一步發生化學反應，因此腐蝕性很低。這種新的既超強又溫柔的固體碳硼烷酸可以質子化很多物質，如C60。而Reed企圖用它酸化惰性氣體（應該叫稀有氣體），來看看這些氣體倒底有多懶惰。碳硼烷酸在催化和制藥領域也有很廣闊的應用前景。不過，美中不足的是，碳硼烷酸的產率很低，還只局限於世界上少數幾個實驗室的研究。

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