氟銻酸是一種無(wú)機(jī)化合物,化學(xué)式為HSbF6,是氫氟酸和五氟化銻反應(yīng)后的產(chǎn)物,屬于超強(qiáng)酸。SbF5能與F-形成正八面體形陰離子SbF6-。氫離子能自由運(yùn)動(dòng),幾乎不受束縛,因此該物質(zhì)有強(qiáng)酸性。比純硫酸要強(qiáng)2×1019倍,為已知酸性最強(qiáng)的物質(zhì)。氟銻酸屬于超強(qiáng)酸性體系。
氫氟酸和五氟化銻以一比一的比例反應(yīng)成為已知最強(qiáng)的超強(qiáng)酸(超強(qiáng)質(zhì)子酸和路易斯酸),實(shí)驗(yàn)證明能分解碳?xì)浠衔铮a(chǎn)生碳正離子以及氫氣。
氫氟酸(HF)和五氟化銻(SbF5)互相反應(yīng)強(qiáng)烈放熱。HF會(huì)釋放質(zhì)子H ,然后氟離子F-會(huì)與SbF5形成八面體型的SbF6-陰離子。SbF6-是非配位陰離子,親核性和堿性都很弱。于是質(zhì)子實(shí)際上是“裸露”在溶液中,使得混合物體系呈現(xiàn)超強(qiáng)的酸性,比純硫酸要強(qiáng)2×1019倍。該酸必須用特氟龍(聚四氟乙烯)材料裝盛。
圖右為氟銻酸的3D分子球棍模型。
用X射線晶體學(xué)研究?jī)煞軭F-SbF5反應(yīng)形成的結(jié)晶,發(fā)現(xiàn)化學(xué)式分別為[H2F][Sb2F11]和[H3F2][Sb2F11],都含有Sb2F11作陰離子。據(jù)估計(jì),Sb2F11-離子的堿性比SbF6-還要弱,因此更加穩(wěn)定。
以下的資料是以哈米特酸度函數(shù)作為依據(jù),酸度以大負(fù)數(shù)H0值表示:
氟銻酸【1:1】(1990)(H0值=-28)
氟銻磺酸【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)
純硫酸(H0值=-11.93)
注:碳硼烷酸是單一分子酸中酸性最強(qiáng)的酸,而非酸性最強(qiáng)的酸。
六氟銻酸是超強(qiáng)酸體系,而非化合物。
氟銻酸幾乎可以質(zhì)子化所有的有機(jī)化合物。
1、使某些很難質(zhì)子化的物質(zhì)(如高氯酸)質(zhì)子化,進(jìn)一步制備含有-ClO3基團(tuán)的有機(jī)物:
HClO4 H ====[H2ClO4]
[H2ClO4] H ====[ClO3] [H3O]
C6H6 [ClO3] ====[C6H6ClO3]
[C6H6ClO3] ====C6H5ClO3 H
2、使高級(jí)烷烴質(zhì)子化,催化烷烴裂解:
(CH3)3CH H →(CH3)3C H2
(CH3)4C H → (CH3)3C CH4
3、含有羥基的有機(jī)物(如醇、酚、羧酸等)質(zhì)子化,進(jìn)一步脫羥基化。
R-OH 2H =====R [H3O]
4、要注意的是,氟銻酸是無(wú)水體系,當(dāng)氟銻酸與大量水混合時(shí)發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng),氫離子(質(zhì)子)被中和生成水合氫離子,不再具有超酸性。
反應(yīng)方程式:H H2O=====H3O
氟銻酸會(huì)與水發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)甚至爆炸,若溶劑為水,則與其他強(qiáng)于水的酸的強(qiáng)度無(wú)法區(qū)分(拉平效應(yīng))。吸入蒸氣或皮膚接觸會(huì)造成難以治愈的傷害。盛氟銻酸的容器必須用特氟龍(即聚四氟乙烯)的材料盛裝,其他塑料會(huì)被嚴(yán)重腐蝕。
性狀:
1、氟銻酸中均不含水,SbF5為溶劑,H2SbF7及HF是溶質(zhì)。故氟銻酸均為無(wú)色油狀液體。
2、腐蝕性:具有強(qiáng)的腐蝕性,因此通常盛放在特氟龍材料制成的容器中。