超强碱的目前世界上最强碱()

世界上最强的酸:氟锑酸世界上最强的酸是什么?是王水吗?高氯酸!~大多数人心中的答案是,最强的酸可能是硫酸。其实这个问题涉及到化学最基本的问题之一。酸是什么?在元

世界上最强的酸:氟锑酸

世界上最强的酸是什么?

是王水吗?

高氯酸!~

大多数人心中的答案是,最强的酸可能是硫酸。

超强碱的目前世界上最强碱()插图

其实这个问题涉及到化学最基本的问题之一。酸是什么?
在元素家族的“氧”一章中,拉瓦锡将氧命名为“酸性元素”。他认为氧是形成酸的元素,所有的酸都含有酸性元素“氧”。

这个观点被大卫打破了,他在研究氯的过程中发现盐酸不含氧。类似地,其它氢卤酸、硫酸和碲酸不含氧。

但大卫并没有提出他的酸碱理论,他那个时代的大部分化学家(如贝瑟尼乌斯)仍然认同拉瓦锡的酸碱理论。

超强碱的目前世界上最强碱()插图(1)

在1838年

化学之父尤斯图斯·冯·李比希在研究了许多有机酸之后,提出所有的酸都含有氢,氢可以被金属取代成为氢。酸终于从氧变成了氢。

在1884年

瑞典物理学家和化学家阿伦尼乌斯在尤斯图斯·冯·李比希的基础上,总结了大量的化学现象,首次提出了现代酸碱电离理论。

之前很多人认为酸会电离水溶液中的氢离子。从现代科学的角度来看,这是很可怕的。一个氢离子就是一个裸质子,小到没有任何东西可以阻挡它,它可以简单地在水中自由穿梭。

阿伦尼乌斯认为,氢离子不能单独存在于水溶液中,而是将一个水分子去极化得到一个水合氢离子。水中真正表现出酸性的是水合氢离子,而正是这种水合氢离子让我们的舌头产生了“酸”的感觉。

1905

富兰克林进一步发展了酸碱电离理论,提出了酸碱溶剂理论:在溶剂中产生溶剂特征阳离子的溶质称为酸,产生溶剂特征阴离子的溶质称为碱。例如,在液氨中,能够电离铵离子(NH4+)的是酸,而产生胺阴离子(NH2-)的是碱。

1923

丹麦化学家布朗斯特和英国化学家劳里独立提出酸碱质子理论:一切能给出质子的物质都是酸,一切能接受质子的物质都是碱。

这个理论指出酸和碱是相对的。例如,碳酸氢根离子可以与盐酸和苛性钠反应。与盐酸反应时,接受质子,是碱的一种;当它与苛性钠反应时,它提供质子,是一种酸。

1923

化学家路易斯一生都在研究原子中的电子在不同情况下是如何运动的。他认为,既然化学反应是原子交换电子,酸碱反应也不例外。

例如,盐酸溶于水并离解成水合氢离子和氯离子。他认为不应该强调氢离子,而应该反方向强调带走电子的氯离子。

这样看来,酸应该不是质子供体,而是电子剥离子,而碱是电子供体。这是最能反映酸碱反应本质的酸碱理论,是最广泛最普遍的一酸碱电子理论。

关于氟锑酸的发现

1966年,美国化学家奥勒教授的一名助手不小心把一支蜡烛掉在一个装满酸的容器里。他惊讶地发现蜡烛很快就溶解了。

蜡烛是长链烷烃,主要参与自由基反应。总的来说,它们是“老实”的有机物,永远与酸碱反应绝缘!赖教授也惊呆了。他带领团队仔细研究,发现溶解蜡烛的酸是五氟化锑和氟磺酸的混合物。

由于这种现象太过神奇,奥莱的团队将这种酸命名为“魔酸”。他们还对反应后的蜡烛溶液进行了核磁共振分析,发现其中有一个碳正离子的尖峰,表明“魔酸”质子化了烷烃。

超强碱的目前世界上最强碱()插图(2)

他们继续实验,发现“魔酸”不仅可以攻克蜡烛的防线,烷烃和烯烃的其他堡垒也相继被这种超级攻城武器攻克,产生了一种又一种碳正离子。

长期以来,碳正离子只存在于化学家的理论中,作为一种假设的中间产物,而Ole的团队最终发现碳正离子不仅真的存在,而且可以储存在魔酸溶液中参与下一步反应。

1994年,奥莱因对碳正离子的研究获得诺贝尔化学奖。

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超强碱的目前世界上最强碱()插图(5)

在氟锑酸的图中,离子化的氢离子(右)实际上是二氟化氢阳离子)和六氟化锑阴离子(左)。可见六氟氟化锑阴离子的笼状结构使得负电荷分布均匀。

继魔酸之后,又发现了一种更强的超强酸——氟锑酸。氟化锑是氢氟酸与五氟化锑反应的产物,属于超强酸。氢离子可以自由移动,几乎不受约束,所以这种物质具有很强的酸性。

它比纯硫酸强2×1019倍,是已知酸性最强的物质。

超强碱的目前世界上最强碱()插图(6)

与魔酸相比,氟锑酸中的氢离子游走更自由,氟锑酸的酸性比魔酸强。这是极其危险的:

1.氟硼酸会与水发生强烈反应,甚至爆炸。如果溶剂是水,它与其他酸的强度没有区别。

2.盛装氟锑酸的容器必须用特氟隆(即聚四氟乙烯)制成,其他塑料会被严重腐蚀。

除了最强的酸,还有许多有趣的“化学极品”:

世界上最强的碱

超强碱的目前世界上最强碱()插图(7)

最强的液体碱

一般来说,三甲基甲硅烷基氯化镁[Me3SiMgCl]是已知以溶液形式存在的最强的碱。三甲基甲硅烷基氯化镁可以通过两倍量的硅化镁固体和三倍量的氯甲烷的反应来制备。

反应如下:

3c h3cl+Mg2Si =(CH3)3s img cl+MGC L2

以三甲基硅烷液体为溶剂,将生成的三甲基硅烷氯化镁溶解萃取,得到20%-40%的碱液。

超强碱的目前世界上最强碱()插图(8)

最强的固体碱

例如Li4C、Mg2Si、Na3B(硼化三钠)等。相应共轭酸的pKa值通常超过120或甚至达到150-160。它们的碱性很强,几乎不能以溶液形式存在。

比如Na3B溶解在四丁基硅烷Si4H10中,会发生配位反应,生成[(Si4H10)B4]12-,然后氢化钠析出,形成硼硅酸盐加合物。

此外,有些碱,如Li3N、Ag3N等,不溶于大多数有机溶剂,但在固相中可以发生强碱性反应。它们也被称为固体超强碱。

超强碱的目前世界上最强碱()插图(9)

锝:最早的合成元素。

1937年,意大利科学家B.Segre和C. Perilleux在加利福尼亚大学合成。

最活跃的金属:铯

过去一般认为最活跃的金属元素是钫。然而,由于钫在自然界中含量低,半衰期短,对钫的研究还处于理论阶段。

纯度最高的元素:硅。

现在人们已经做出了纯度为99.99999999%的晶体硅,也就是说1万亿个原子中只有一个杂质原子。

钯:最能吸收气体的金属元素

1体积的胶体钯可以吸收1200体积的氢。

密度最大的元素:锇

其值为22.8克/立方厘米。根据计算,黑洞核心单一成分的密度是无穷大。

地球上最丰富的金属元素:铝

丰度为7.51%

最容易形成化合物的元素:碳

据我们所知,碳化合物有400多万种,比所有其他元素形成的化合物都多得多。

最易燃的非金属元素:磷

磷的同素异形体白磷的燃点是40℃

最适用的超导元素:铌

当它冷却到-263.9℃的超低温时,就会变成几乎没有电阻的超导体。

铀,海水中储存量最大的放射性元素

陆地上铀矿床总储量约200万吨,海洋中铀的总量高达4亿吨。

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